JPH1062272A - 遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遊星歯車式変速機の出力軸に過大な負荷トル
クが作用しても、力センサに使用されている歪みゲージ
や圧電素子等が損傷を受けないようにした遊星歯車式変
速機の負荷トルク検出装置を提供する。 【解決手段】 遊星歯車式変速機の出力軸３に加わる負
荷トルクの検出装置であり、ケース１内側に回動可能に
係合された内歯歯車８に突設された支持部材２３がその
回動を規制する調整ねじ部材２６（支持手段）を介して
ケース１に支持され、内歯歯車８にその回動方向に作用
する負荷トルクの反力を、支持部材２３にその支持手段
位置又はそれより基部側において設けられたロードセル
２８（力センサ）により検出するようにしたものにおい
て、ケース１と支持部材２３の間に、支持部材２３の力
センサ位置より基部側において、支持部材２３の回動を
規制すると共に力センサの歪み量又は変位量を許容範囲
内に保持する規制間隙３５が設けられたことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、遊星歯車式変速機
の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】前記遊星歯車式変速機の負荷トルク検出
装置として、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合さ
れると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を
規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車
にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部
材にその支持手段位置又はそれより基部側において設け
られた力センサにより検出するようにしたものが、実開
昭５５−１６４５２８号公報、実開昭５５−６４７３９
号公報及び実開昭６０−８８４９号公報等に開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前記負荷トルク検出装置では、支持部材が、遊星歯車式
変速機の出力軸に加わる負荷トルクの反力を直接受ける
ことから、負荷トルクが過大になると、支持部材に設け
られた力センサの歪み量又は変位量が許容範囲を越える
と共に力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子
等が損傷を受ける等の問題があり、これを防止するには
大きな安全率を考慮して過剰品質に設計する必要があっ
た。

【０００４】本発明の課題は、遊星歯車式変速機の出力
軸に過大な負荷トルクが作用しても、力センサに使用さ
れている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受けないよう
にした遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る遊星歯車式
変速機の負荷トルク検出装置は、同軸線上に配設された
入力軸と出力軸の間に遊星歯車機構が設けられてなる遊
星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置
であり、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合される
と共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制
する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にそ
の回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材に
その支持手段位置又はそれより基部側において設けられ
た力センサにより検出するようにしたものにおいて、ケ
ースと支持部材の間に、支持部材の力センサ位置より基
部側において、支持部材の回動を規制すると共に力セン
サの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙
が設けられたことを特徴としている。

【０００６】前記構成では、支持手段により支持部材が
その回動規制可能に所要位置に支持されると共に、内歯
歯車に作用する負荷トルクの反力が支持部材を介して力
センサにより検出される。その場合に、前記支持部材
は、その力センサ位置より基部側において、その回動を
規制間隙内に規制され、出力軸に過大な負荷トルクが加
わっても規制間隙を越えて回動することはない。前記規
制間隙は、支持部材に設けられた力センサの歪み量又は
変位量を許容範囲内に保持し得る寸法に予め設定され、
したがって、出力軸に過大な負荷トルクが加わっても力
センサの歪み量又は変位量が許容範囲を越えることはな
く、力センサの損傷が防止される。

【０００７】前記遊星歯車機構には、例えば、既述の公
知技術に開示されるように、遊星歯車が太陽歯車と内歯
歯車とに噛合されるもの、及び特開昭５６−１１６９４
７号公報等に開示されるように、偏心支持された外歯歯
車が内歯歯車と噛合されるもの等が包含される。

【０００８】前記支持手段は、支持部材の支持位置を調
節するためのねじその他の長さ調整機構を有するものが
好ましく、この場合、支持部材は長さ調整機構により所
要の支持位置に容易に調節される。なお、支持手段は、
必要に応じて、支持部材をその回動方向の両側から挟持
するように支持するものであってもよく、この場合、支
持部材は前記と逆方向の回動を他方の支持手段により規
制されることになる。

【０００９】前記力センサとして、例えば、支持部材に
その支持手段位置より基部側において回動方向への変位
可能に介設された起歪体と、該起歪体の歪み又は変位を
検出する歪みゲージ等の検出要素とからなるロードセル
を採用することができる。この場合、出力軸に加わる負
荷トルクの反力に応じて、支持部材中のロードセルにお
ける起歪体の可撓性部に歪み又は変位が生じ、この歪み
又は変位が歪みゲージ等の検出要素により検出されると
共に前記反力に応じた信号として出力される。

【００１０】また、前記力センサの別の例として、ケー
スと支持部材との間に、その支持手段位置において、支
持部材の回動規制可能に且つ支持部材の回動方向の荷重
検出可能に配設された、支持手段を兼ねる荷重検出体か
らなるものを採用することもできる。この場合、支持部
材は、支持手段でもある荷重検出体により回動を規制さ
れて所要位置に位置決めされると共にケースに支持さ
れ、しかも出力軸に加わる負荷トルクの反力に応じて前
記荷重検出体に荷重が付加され、前記荷重が荷重検出体
により検出されると共に前記反力に応じた信号として出
力される。前記荷重検出体として、例えば圧電素子やロ
ードセル等が好適に採用される。なお、支持部材は、必
要に応じて、その回動方向の両側から一対の荷重検出体
により支持されてもよく、この場合、支持部材は前記と
逆方向の回動を他方の荷重検出体により規制されると共
に前記と逆方向の荷重を該荷重検出体により測定される
ことになる。また、前記荷重検出体には、支持部材の支
持位置を調節するための既述のようなねじその他の長さ
調整機構が設けられてもよく、この場合、支持部材は長
さ調整機構により所要の支持位置に容易に調節される。
前記長さ調整機構の付設態様として、例えば、ケースと
荷重検出体の間に長さ調整機構が介設されると共に荷重
検出体の荷重受け側と支持部材とが当接可能に対向する
ように構成してもよく、またケースに設けられた荷重検
出体の荷重受け側に長さ調整機構が延設されると共に長
さ調整機構の可動部と支持部材とが当接可能に対向する
ように構成しても良い。

【００１１】また、前記構成において、前記ケースと支
持部材の間が、支持部材の力センサ位置より基部側にお
いて、ゴム等からなる可撓性シール部材により支持部材
の回動を妨げないように密封されても良い。この場合、
支持部材はその力センサ位置より基部側において軸封さ
れるので、ケース内の遊星歯車機構から力センサへの潤
滑油の漏洩が防止される。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明を図面に示す実施例に基づい
て具体的に説明する。 〔第一実施例〕図１は本発明の第一実施例に係る負荷ト
ルク検出装置を備えた遊星歯車式変速機の縦断面図、図
２は図１における負荷トルク検出装置の要部横断面図で
ある。

【００１３】同図において、遊星歯車式変速機を減速機
として用いる場合について説明すると、ケース１に、高
速軸である入力軸２及び低速軸である出力軸３が同軸線
上に各々軸受４、５を介して支承され、前記入力軸２と
出力軸３の間に遊星歯車機構６が設けられている。前記
遊星歯車機構６において、入力軸２に太陽歯車７が設け
られると共にケース１環胴部の内側に内歯歯車８がその
歯車中心に関して回動可能に係合され、前記太陽歯車７
と内歯歯車８とに複数の遊星歯車９が等角度間隔で自転
且つ公転可能に噛合され、各遊星歯車９の回転軸１０が
キャリア１１を介して出力軸３に連結されている。な
お、遊星歯車機構６が複数段からなる場合は、前段のキ
ャリア１１が次段の太陽歯車７に連結されることにな
る。

【００１４】ケース１頂部には開口部２１が穿設される
と共に該開口部２１に連通するように張出し部２２が外
方向に延設されている。また、内歯歯車８頂部には支持
部材２３がその基部２４においてボルト２５で固定され
ると共に外方向に突設され、その回動方向に間隙を残し
てケース１開口部２１に遊貫されると共に張出し部２２
内に遊挿されている。張出し部２２上部には、支持部材
２３上端部の回動方向両側において支持手段としての長
さ調整機構を有する一対の調整ねじ部材２６が往復移動
可能に螺合されると共にナット２７で固定され、これら
の調整ねじ部材２６により支持部材２３がその上端部に
おいて張出し部２２内の所要中間位置で挟持下に位置決
めされると共にケース１に何れの方向にも回動不能に支
持されている。

【００１５】前記支持部材２３には、その調整ねじ部材
２６位置より下方において力センサとしてのロードセル
２８が介設されている。前記ロードセル２８は、上下の
剛性片３０と左右の可撓性片３１からなる四辺形状の起
歪体２９と、各可撓性片３１の両端肉薄部の外面に貼着
された歪みゲージ３２から構成され、各歪みゲージ３２
の出力は張出し部２２側面に設けられた端子３３に電気
的に接続されている。

【００１６】また、前記張出し部２２の内周には、支持
部材２３のロードセル２８位置より下方において絞り孔
３４が設けられると共に、該絞り孔３４内側面と支持部
材２３との間に、支持部材２３の両方向への回動を規制
すると共にロードセル２８の可撓性片３１における歪み
量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙３５が設
けられている。

【００１７】さらに、前記支持部材２３には、その周囲
に、前記張出し部２２の絞り孔３４位置より下方におい
て座面３６が突設され、支持部材２３における前記絞り
孔３４位置と座面３６位置との間に、筒状又は環状の可
撓性シール部材３７が、前記絞り孔３４の周縁部下面並
びに支持部材２３の外周面及び座面３６と密接するよう
に嵌合される。これにより、ケース１と支持部材２３の
間を、支持部材２３の回動を妨げないように密封するこ
とができる。

【００１８】前記構成において、入力軸２の回転は、遊
星歯車機構６により遊星歯車９の公転運動に変換され、
キャリア１１を介して出力軸３に伝達される。その場
合、出力軸３に加わる負荷トルクの反力が内歯歯車８に
その回動方向に作用すると共に支持部材２３をその上端
部が一対の調整ねじ部材２６でケース１に支持された状
態で同方向に付勢し、それによりロードセル２８の各可
撓性片３１が前記回動方向に変位すると共にそれらの変
位による歪みが各歪みゲージ３２により検出され、端子
３３を介して電気信号として出力される。

【００１９】前記作動状態において、出力軸３に過大な
負荷トルクが加わった場合、支持部材２３は張出し部２
２の絞り孔３４内側面で停止させられ、前記規制間隙３
５を越えて回動することがないので、ロードセル２８の
各可撓性片３１における歪み量又は変位量が許容範囲以
上に達してロードセル２８が損傷を受けるような事態は
未然に防止される。図２は、過大な負荷トルクの反力に
より回動方向に付勢された支持部材２３が前記絞り孔３
４の右方内側面で停止させられた状態を示している。

【００２０】また、前記可撓性シール部材３７により、
支持部材２３は前記絞り孔３４位置の下方で軸封され、
ケース１内の遊星歯車機構６からロードセル２８への潤
滑油の漏洩が防止される。

【００２１】〔第二実施例〕図３は本発明の第二実施例
に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。同図
に示す第二実施例は、力センサの設置位置及び設置態様
において第一実施例と様相を異にし、規制間隙３５及び
可撓性シール部材３７を含むその他の構成については第
一実施例と同様である。

【００２２】すなわち、第二実施例では、第一実施例に
おけるように支持部材２３の上端部をその両側から一対
の調整ねじ部材２６で挟持させると共に支持部材２３に
ロードセル２８を介設する代わりに、張出し部２２上部
に、支持部材２３上端部の回動方向両側において圧電素
子からなる荷重検出体３８を設けると共に支持部材２３
の上端部をその両側から一対の圧電素子からなる荷重検
出体３８で挟持させるようにしている。なお、荷重検出
体３８として、圧電素子の代わりに、例えば起歪体とそ
の歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセ
ルを採用することもできる。

【００２３】前記構成においては、出力軸３に加わる負
荷トルクの反力が内歯歯車８にその回動方向に作用する
と共に支持部材２３をその上端部が一対の荷重検出体３
８でケース１に支持された状態で同方向に付勢し、それ
に応じた荷重が一方の荷重検出体３８に付加されると同
時に該荷重検出体３８により検出され、前記反力に応じ
た電気信号として出力される。

【００２４】〔第三実施例〕図４は本発明の第三実施例
に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。同図
に示す第三実施例は、第二実施例における各荷重検出体
３８に長さ調整機構を有する調整ねじ部材を（Ａ）及び
（Ｂ）に示す態様で付設してなり、その他の構成につい
ては第二実施例と同様である。

【００２５】同図（Ａ）に示すものでは、既述の実施例
１と同様に張出し部２２上部に往復移動可能に螺合され
た各調整ねじ部材２６の内端に荷重検出体３８が固定さ
れると共に該荷重検出体３８の荷重受け部が所要位置で
支持部材２３に当接され、その状態で各調整ねじ部材２
６がナット２７で固定されている。

【００２６】同図（Ｂ）に示すものでは、既述の実施例
２と同様に張出し部２２上部に設けられた各荷重検出体
３８の荷重受け部にナット４０を介して調整ねじ部材４
１が螺合されると共に該調整ねじ部材４１の内端が所要
位置で支持部材２３に当接され、その状態で各調整ねじ
部材４１がナット４０で固定されている。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る遊星歯車式変速機の負荷ト
ルク検出装置は以上のように構成され、支持部材の回動
が規制間隙により所要範囲内に規制されているので、遊
星歯車式変速機の出力軸に過大な負荷トルクが作用して
も、力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等
が損傷を受けない。

【００２８】支持部材の支持手段として長さ調整機構を
有するものでは、支持部材の位置決め及びケースへの支
持を容易且つ確実に実施することができる。

【００２９】力センサとして起歪体とその歪み又は変位
を検出する検出要素とからなるロードセルを用いたもの
では、出力軸に加わる負荷トルクの反力が起歪体の歪み
又は変位に変換されるので高精度の負荷トルクの検出が
可能になる。また、力センサが支持手段を兼ねる荷重検
出体からなるものでは、支持手段を別に設ける必要がな
いので構造が簡素化される。

【００３０】さらに、ケースと支持部材の間が可撓性シ
ール部材により密封されたものでは、支持部材がその力
センサ位置より基部側において軸封されるので、ケース
内の遊星歯車機構から力センサへの潤滑油の漏洩が防止
され、これにより力センサの信頼性や精度を長時間維持
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例に係る負荷トルク検出装置
を備えた遊星歯車式変速機の縦断面図である。

【図２】図１における負荷トルク検出装置の要部横断面
図である。

【図３】本発明の第二実施例に係る負荷トルク検出装置
の要部横断面図である。

【図４】本発明の第三実施例に係る負荷トルク検出装置
の要部横断面図である。

【符号の説明】

１ ケース ２ 入力軸 ３ 出力軸 ６ 遊星歯車機構 ８ 内歯歯車 ２３ 支持部材 ２６ 調整ねじ部材 ２８ ロードセル ３５ 規制間隙

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同軸線上に配設された入力軸と出力軸の
   間に遊星歯車機構が設けられてなる遊星歯車式変速機の
   出力軸に加わる負荷トルクの検出装置であり、内歯歯車
   がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に
   突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介
   してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用
   する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置
   又はそれより基部側において設けられた力センサにより
   検出するようにしたものにおいて、ケースと支持部材の
   間に、支持部材の力センサ位置より基部側において、支
   持部材の回動を規制すると共に力センサの歪み量又は変
   位量を許容範囲内に保持する規制間隙が設けられたこと
   を特徴とする遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
2. 【請求項２】 前記支持手段が、支持部材の支持位置を
   調節するための長さ調整機構を有する請求項１記載の遊
   星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
3. 【請求項３】 前記力センサが、支持部材にその支持手
   段位置より基部側において回動方向への変位可能に介設
   された起歪体と、該起歪体の歪み又は変位を検出する検
   出要素とからなるロードセルである請求項１又は２記載
   の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
4. 【請求項４】 前記力センサが、ケースと支持部材との
   間に、その支持手段位置において、支持部材の回動規制
   可能に且つ支持部材の回動方向の荷重検出可能に配設さ
   れた、支持手段を兼ねる荷重検出体からなる請求項１又
   は２記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
5. 【請求項５】 前記ケースと支持部材の間が、支持部材
   の力センサ位置より基部側において、可撓性シール部材
   により支持部材の回動を妨げないように密封された請求
   項１、２、３又は４記載の遊星歯車式変速機の負荷トル
   ク検出装置。