JPH0558128B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、回転する又は定置の軸におけるトル
ク又はねじれ角度のための無接触式の測定装置で
あつて、前記軸に対して同心的でありそれぞれの
端部範囲で以つて軸に固定されていてかつ互いに
ねじられる２つの部材と、両方の部材のねじれ角
度によつて変化される相対位置から、軸によつて
伝達されるトルク又はねじれ角度を所定の軸区分
にわたつて検出する測定機構とを有しており、互
いにねじられる部材及び測定機構が、共通の支持
体としてのねじれ易い管上に組み立てられてお
り、かつこの管の端部範囲が軸と不動に結合され
ている形式のものに関する。

従来の技術 定置の、又は回転する軸におけるねじれ角度又
はトルクを検出するための無接触式に作用する前
述の形式の測定装置は、アメリカ合衆国特許第
4356732号明細書において公知である。このよう
な公知の測定装置は軸に作用するトルク又はねじ
れ角度を規定し、このばあいうず電流効果を利用
することによつて、及び同心的なコイル又は扁平
コイルが２つの同心的な部材に配属されているこ
とによつて所定の軸区分がねじられるようになつ
ており、さらに前記部材は導電性材料から成つて
いてかつその共通のオーバラツプ面が両部材の間
に生ぜしめられた増大するねじれ角度によつて変
化されるようになつている。両方の部材のそれぞ
れ一方の端部が軸と不動に結合されており、さら
に両部材の共通のオーバラツプ面は、それが切欠
部を有していてかつ一方の部材の切欠部が、他方
の部材の切欠部の相互間に存在するスポークのた
めの窓を形成することによつて変化することがで
きる。ほぼ円板として、しかし有利には互いに同
心的な入れ子式円筒の形式で形成された両方の部
材の相対的のねじれによつて、うず電流効果を利
用するために測定コイルに作用する両部材の材料
面が形成される。公知の測定装置のばあいにはも
ちろん、それぞれ所望の測定範囲のために常に特
別に設計されたトルクセンサが使用されかつ前述
の形式で、トルク又はねじれ角度を規定される軸
に固定されなければならないということは問題で
ある。要するに、たとえば周知のトルクセンサが
たとえば自動車及び類似のものにおいて測定のた
めに使用されるばあいには、構造上の組込み作業
に著しく費用がかかる。これに関連して、測定が
回転する軸において実施されかつ測定機構が定置
に保持されるばあいには、なお一層困難になる。
このことは、うず電流原理を利用する無接触式の
測定装置のばあいには問題なく可能であるけれど
も、測定機構を、それぞれ互いにねじられる部材
に対して制限されてあるいは同心的に特別に支承
しなければならず、たとえば回転する軸に直接組
込まなければならない。

発明の課題 本発明の課題は、たとえばうず電流原理を基礎
としてトルク又はねじれ角度のための無接触式に
作用する測定装置を提供することであり、しかも
この測定装置が一般的な使用目的において全般的
な使用に適しており、かつ任意の軸に迅速に組立
てられ、さらにその軸から再び取外されることが
でき、あるいは有利には完全に組立てられたユニ
ツト方式ですでに標準に合わせられているように
することである。

課題を解決するための手段 前述の課題を解決するために講じた手段は、ね
じれ易い管が機械的に区分されており、かつ両側
の管区分を結合する回動可能なプレス嵌めを有し
ていることにある。

さらに本発明は、うず電流測定機構の使用に限
定されるものではなく、有利な実施態様で行なわ
れ、しかも標準を合わされたかつそれぞれの測定
範囲に調整されたユニツトを、ばあいによつては
両側に適合取付具を有して形成しており、この適
合取付具はそれぞれの軸に組立てた後にすぐに測
定目的のために使用される。このばあいトルクの
一部分が、本発明による測定装置全体を形成する
構成要素のための全般的な支承部として役立つね
じれ易い管によつて受け取られ、予め行なわれる
標準合わせは、トルク受取りを自動的に配慮して
いる。

特許請求の範囲の従属項に記載した手段によつ
て、本発明による装置の有利な実施態様及び改良
が可能である。とりわけ有利には、ねじれにくい
管が全ての構成要素のための共通の支持体として
形成されており、このばあいこの管上には、さら
に内方へずらされた位置にたとえば円筒状の互い
に内外に係合する２つのねじれ部材が配置されて
おり、かつ外方に向かう管両端には球軸受けが、
測定機構の電気的部材を定置に支承するために設
けられており、従つてコイル誘導をスリツプリン
グを介して行なう必要がなくなり、このことによ
つて測定の著しい正確さが得られる。測定機構を
組込んで完成された支承管を固定するばあいに
は、片側で摩擦接続的に又は形状接続的に、伝達
されるトルクを規定するねじり軸と結合すればよ
い。直径の適合は、相応する中間スリーブを介し
て行なわれる。

実施例 本発明の思想は、それによつて伝達されるトル
クが規定されるあるいは所定の長さにわたるねじ
れ角度が測定されるような固有のねじり軸に、少
なくともねじれ易い支承管を固定し、この支承管
がユニツト方式で完全に構成されてトルク測定機
構全体を支承することにある。

第１図において示される回転又はねじり軸１０
は、回転するあるいは定置の軸として形成されて
おり、このような軸はトルクを伝達しかつこのこ
とによつて軸自体は所定の長さに関して規定され
た角度のねじれを相対的に生じ、要するにねじら
れ、このことによつて軸は以下にねじり軸とても
示される。ねじれ角度及びその結果生じる伝達さ
れるトルクを測定するために、無接触式の測定装
置が使用され、この測定装置は全体としてねじり
軸１０によつて支持されていてかつこのねじり軸
に固定されており、さらにねじり軸自体は、測定
装置を形成する全ての構成要素のための共通の支
持体としてのねじれ易い管１１を有しており、こ
の管は端部側で、しかも結合部１２ａ，１２ｂに
おいてそれぞれ所定の間隔でねじり軸１０と回動
不能に結合されている。結合部１２ａ，１２ｂで
は摩擦接続もしくは形状接続的に管がねじり軸と
結合されている。しかし管はあらゆるばあいにね
じり軸１０を回動不能に貫通させており、従つて
トルクによつて惹起されるねじり軸のねじれがね
じれ易い管１１によつて支持された測定機構に伝
わる。ねじれ易い管１１の管端部をねじり軸１０
と結合するためにねじ、ピン、締付け部材、接着
結合部材あるいは類似のものが設けられており、
このばあい種々の直径−ねじれ易い管１１の内径
及びねじり軸１０の外形−のばあいに相応する中
間スリーブ１３を設けることができる。

ねじれ易い管１１のねじれ易さは、第１図にお
いて符号１４で示すように主に中央範囲で壁厚を
薄くすることによつて得られる。しかも管全長に
わたつて壁を肉薄にすることによつて、たとえば
スリツトのような刻み目によつて、わずかなＥ−
モデユールを有する特別な材料選択によつて、あ
るいは第２図に示すようなねじられるプレス嵌め
を介する両側方の機械的な分割によつて得られ、
さらに以下に詳しく述べる。

有利な形式で、ねじれ易い管１１がさらに、内
方へ延びていて互いにねじられる部材の一方の端
部を固定している個所までねじれにくい管範囲１
５ａ，１５ｂを有しており、従つて結合部１２
ａ，１２ｂにおいてねじり軸１０によつて生ぜし
められるねじれが、ねじられる部材の係合個所ま
でどんな場合にもまちがえなく伝達される。いず
れにせよこのことによつて測定結果は極めて良好
に維持される。

ねじれ易い管１１が内側から外側へまず両側で
球軸受け１６ａ，１６ｂに軸受けされており、こ
れらの球軸受けは、円筒状の管片の形状を有して
いてかつ球軸受けの外輪と不動に結合されている
定置のケーシング１７を固定的に保持する役割を
有している。定置のケーシング１７の役割は、内
方へ向かうほぼ中心にコイル体１８を支持するこ
とであり、このコイル体は測定機構の少なくとも
１つの、有利には２つの測定コイル１９ａ，１９
ｂを受容する。

以下の実施例はうず電流原理を利用するトルク
測定機構の構成について述べる。しかしこのばあ
い互いに相対的にねじられる２つの部材が適当な
手段によつてそのねじれ量変化を検出されるばあ
いには、本発明の範囲内で、測定を実施するため
に適する他の複数の測定機構を使用する。要する
にたとえば誘導の原理を難なく使用することがで
きる。なぜならば別の材料部分が外側のスリーブ
部分の窓範囲に誘導的に移されるからである。さ
らに測定機構がたとえば容量的な、光学的な、磁
歪による機構であることもでき、もしくはねじれ
易い管の相対的ねじれがねじれ測定条片及び類似
のものによつて検出されることもできる。

図示の実施例において有利には、測定のために
うず電流原理が使用され、さらにこのばあい互い
に相対的にねじられる両方の部材が内側のスリツ
ト付スリーブ２０及び外側のスリツト付スリーブ
２１として形成されており、これらのスリツト付
スリーブ２０，２１はそれぞれ、肉厚の互いに逆
向きの端面側フランジと固定的に、かつねじれ易
い管１１と不動に、しかもこのねじれ易い管１１
のねじれにくい範囲１５ａ，１５ｂと結合されて
いる。このようにして円筒状のスリーブ形状を有
して同軸的に互い内外に係合する２つの部材が得
られ、これらの部材はその周囲及びその長さにわ
たつて区分されて、スリツト、窓又は切欠き部を
形成されており、このばあいアメリカ合衆国特許
第4356732号明細書においてすでに公知である前
述のスリツトは、その端部範囲がねじれ易い管１
１と不動に結合されているようなねじり軸１０の
管区分の相対的な角度のねじれによつて、互いに
次のように相対的にずれる。つまり、測定コイル
１９ａ，１９ｂとは反対側に位置していて、ここ
において良好な導電性の、かつ有利には反磁性及
び常磁性材料がその量又はその表面で変化される
ように相対的にずれる。このことによつて両方の
測定コイル１９ａ，１９ｂにねじれ角度に応じて
種々異なるうず電流作用が与えられかつうず電流
がコイル損失を生じるので、相対的なねじれ角度
に相応して測定コイル１９ａ，１９ｂにおいて低
下する電圧も変化される。このばあい測定コイル
１９ａ，１９ｂは、もちろんただ１つの測定コイ
ルによつても可能であるが、たとえばホイートス
トンハーフブリツジの形式により互いに切換るこ
とができる。このことは本発明の対象でないの
で、ここでの説明は省略する。

第１図に示すように、測定機構全体のための支
承部として相対的にねじれ易い管１１のみが使用
されると、管１１はねじり軸１０によつて全体的
に伝達されるトルクの一部分を、たとえそれが比
較的小さい部分であつても受けとめる。しかしこ
のことは互いに組立てられた機構を標準合わせす
るばあいに自動的に考慮されている。

さらに別の実施例において、ねじれ易い管１１
のねじれ性がトルク伝達ゼロの能力まで広げられ
ることができ、すなわちねじれ易い管１１は、第
２図に示すように抵抗なしに互いにねじられる部
材として形成されている。この実施例のばあいに
は、ねじれ易い管１１Ａの互いに内外に係合され
た内方の区分のみが示されており、この区分は抵
抗なしにねじられる座部２２によつて形成され
る。この座部は第２図において左側の管区分１１
ａの内方の軸方向の延長部２３によつて形成され
ており、この延長部は他方の管区分１１ｂにおけ
る内側シヨルダを形成する外側環状部２４内に係
合する。ねじれ易さ性がねじられるプレス嵌めを
介して両方の管区分１１ａ，１１ｂの機械的な区
分によつて生ぜしめられると、このばあいにはも
ちろん即座に判るように、相対的なねじれ角度変
化又は伝達するトルクを検出する測定機構を、ね
じり軸１０に組込むばあいに調整しなければなら
ない。一般的には、同時に測定機構全体及び残り
の関与する構成要素のための支持体を形成するね
じれ易い管１１，１１Ａをできるだけ曲げに強く
構成するようにする。

図示の実施例及び特許請求の範囲に示される実
施態様は、個別的にも、又は任意に組合せても実
施可能である。

発明の効果 本発明によつて得られる利点は、完成されたユ
ニツトとして形成されたトルク又はねじれ角度測
定機構を構成することができることであり、しか
もこのような測定機構全体が、構成上すでに存在
する軸に取付けられかつ即座に運転させられるこ
とである。

さらに本発明によつて得られる利点はねじり軸
の交換可能性であり、このことによつてトルクセ
ンサを所望の測定範囲へその都度適合させること
ができる。それ故に、使用範囲を著しく広くする
ことができ、かつトルクセンサを特別な使用目的
に適合させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転又はねじり軸に完全に組込まれた
測定機構の第１実施例の縦断面図、第２図はねじ
れ易い管の別の実施例を示す部分的縦断面図であ
る。 １０……ねじり軸、１１，１１Ａ……管、１１
ａ，１１ｂ……管区分、１２ａ，１２ｂ……結合
部、１３……中間スリーブ、１４……中央範囲、
１５ａ，１５ｂ……ねじれにくい範囲、１６ａ，
１６ｂ……球軸受、１７……ケーシング、１８…
…コイル体、１９ａ，１９ｂ……測定コイル、２
０，２１……スリツト付スリーブ、２２……座
部、２３……延長部、２４……外側環状部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転する又は定置の軸１０におけるトルク又
   はねじれ角度のための無接触式の測定装置であつ
   て、前記軸１０に対して同心的でありそれぞれの
   端部範囲で以つて軸に固定されていてかつ互いに
   ねじられる２つの部材２０，２１と、両方の部材
   ２０，２１のねじれ角度によつて変化される相対
   位置から、軸１０によつて伝達されるトルク又は
   ねじれ角度を所定の軸区分にわたつて検出する測
   定機構１９ａ，１９ｂとを有しており、互いにね
   じられる部材２０，２１及び測定機構１９ａ，１
   ９ｂが、共通の支持体としてねじれ易い管１１Ａ
   上に組み立てられており、かつこの管１１Ａの端
   部範囲が軸と不動に結合されている形式のものに
   おいて、ねじれ易い管１１Ａが機械的に区分され
   ており、かつ両側の管区分１１ａ，１１ｂを結合
   する回動可能なプレス嵌めを有していることを特
   徴とするトルク又はねじれ角度のための無接触式
   の測定装置。 ２ うず電流原理により測定するために、両方の
   部材２０，２１の相対的なオーバラツプ面がねじ
   れ角度によつて変化され、かつ両部材の変化され
   た相対的なオーバラツプ面が部材によつて生ぜし
   められるうず電流効果を検出する少なくとも１つ
   の測定機構としての測定コイル１９ａ，１９ｂに
   対向している特許請求の範囲第１項記載の測定装
   置。 ３ 部材２０，２１が、互いに相対的にねじられ
   かつ互いに同心的に内外に支承された内側の、及
   び外側のスリツト付スリーブであり、これらのス
   リツト付スリーブの互いに反対側の端部が間隔を
   置いてねじれ易い管１１Ａと不動に結合されてい
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の測定装
   置。 ４ ねじれ易い管１１Ａの外方の端部範囲が、直
   径間隔を補償するスリーブ１３を介してねじ、ピ
   ン、締付け結合部材又は接着部材によつて軸１０
   と結合されている特許請求の範囲第１項から第３
   項までのいずれか１項記載の測定装置。 ５ 外方から内方へ両側で、ねじれ易い管１１Ａ
   上に、管部分の形状の定置のケーシング１７を固
   定的に軸受けする球軸受け１６ａ，１６ｂと、こ
   れらの球軸受けに制限された内側及び外側のスリ
   ツト付スリーブの肉厚のフランジ部分とが固定さ
   れている特許請求の範囲第１項から第４項までの
   いずれか１項記載の測定装置。 ６ 定置のケーシング１７の内側にコイル体１８
   が支承されており、このコイル体が少なくとも１
   つの測定コイル１９ａ，１９ｂを支持している特
   許請求の範囲第５項記載の測定装置。 ７ 軸がねじり軸１０によつて形成されている特
   許請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１
   項記載の測定装置。