JPS60140134A - トルク又はねじれ角度のための無接触式の測定装置 - 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】 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って、ｒｔｔ
前記軸に対して同心的でありそれぞれの端部範囲で以っ
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、両方の都イオのねじれ角度によって変化される相対
位置から、軸によって伝達されるトルク又はねじれ角度
をｒ９ｒ定の一区分にわたって検出する測定機構とを付
し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号明細曹
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、このはあいう
す−流効果をオリ用することによって、及び同心的なコ
イル又は扁平コイルか２つの同心的な部材に配楓されて
いることによって所定の細区分がねじられるようになっ
ており、さらに前記部材は導電性材料から成っていてか
つその共通のオーバラップ面が両部材の間に生せしめら
れた増大するねじれ角度によって変化されるようになっ
ている。両方の部材のそれぞれ一方の端部か軸と不動に
結合されており、さらに両部材の共通のオーバラップＩ
ＩＭ］は、それが切欠部を仔していてかつ一方の部拐の
切欠部か、他方の部材の切欠部の相互間νこ存在するス
ポークのための窓を形成することによって変化すること
かできる。はぼ円板として、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４」の相
約的なねじれによって、うず電流効果をオリ用するため
に測定コイルに作用する両部材の材料面が変化される。

公知の６）１ｊ定装賑のばあいにはもちろん、それぞれ
所望の測定範囲のたメニ常に特別に設ｉ１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ｔｘらないとい
うことは問題である。要するに、たとえは周知のトルク
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、測定か回転する軸において実施されか
つ測定＠栴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、うす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
制限されであるいは同心的に特別に支ホしなければなら
ず、たとえば回転する蝿に直接組込まなければならない
。

発明の味題 本発明の課題は、たとえは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１１４１１に迅速に組立てられ、さらにその輔から
再び取外されろことかでき、あるいは有利には完全に組
立てられたユニソ］・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ｉｔ４じた手段は、互いに
ねしられる部材及び測定機構が、共通の支持体としての
ねじれ易い官上に組立てられており、かつこの青の端部
８１包囲か軸と不動に結合されていることにある。

さらに本発明は、うず屯皿測定機構の使用に限定されろ
ものではなく、有利な夾翔態様で行なわれ、しかも標準
を合わされたかつそれぞれの測定範囲にｍｌ　Ｍｆａさ
れたユニットを、はあいによっては両側に適＠取伺具を
１して形成しており、この適合取付具はそれぞれのｉｎ
＋＋に組立てたイなにすぐに測定目的のために使用され
る。このはあいトルクの一部分か、本発明による測定装
置全体を形成する構成安素のための全般的な支７１Ｋ　
ｅとして役立つねじれ易い管によって受け取られ、予め
行なわれろ標準合わせは、トルク受取りを自動的に自己
殿、している。

特許請求の範囲の従＠用に記載した手段によって、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、ねじれにくい管か全ての構成安素の
ための共通の支持体として形成されており、このはあい
この室上には、さらに内方へずらされた位置にたとえは
円ｔｈＮ状の互いに内外に保合する２つのねじれ部材が
配置されており、かつ外方に向かう官両端には球’１１
ｆｆ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、従ってコイル誘導をスリラフ０リ
ングを介して行なう心安がなくなり、このことによって
測定の著しい正確さが得られる。１１４１１定機構を組
込んで完成された支承管を固定するはあいυては、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はよい。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、それによって伝達されるトルクが規定
されあるいはｉＪｒ定の長さにわたるねじれ角度が（ｔ
ｉｌｌ定されるような固イ１のねじり軸に、少なくとも
ねじれ易い支承管を固定し、こσ）支承官がユニット方
式で完全に構成されてトルりＪｌｌ［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１ｑ１１１０は
、回転するあるいは定置の側として形成されており、こ
のような１咄はトルりをイバ達しかつこのことによって
軸自体はＩツ［定の長さに関して規定された角度のねじ
れを相同的に生じ、安するにねじられ、このことによっ
てｑ！ｌｌｌは以下にねじり軸としても示される。ねじ
れ角度及びその結果中じる伝達されるトルクを６１１１
定するために、無接咄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！１ｔｌＩＵによって支持さ
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、画定装置を形成する全ての４・再成妥素
のための共通の支持体としてのねじれ易い官１１を有し
ており、この管は峙１音ｂ１則で、しかも結合部１２ａ
、１２ｂにおいてそｉｔぞｉｔ所定の間隔でねじり１１
１１１１０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
軸と結合さねている。しかし管はあらゆるばあいにねじ
り輔１ｕを回動不能に貫通させており、従ってトル　１
りによって惹起されるねじり軸のねじれかねじれ易い官
１１によって支持された測定戦構に伝わる。ねじれ易い
管１１の管端部をねじり軸１Ｕと結合するためにねじ、
ビン、締付は部拐、接着結合部材あるいは類似のものか
設けられており、このばあい棟々の直径−ねじれ易い管
１１の内住及びねじり軸１υの外径−のばあいに相応す
る中ＩＨ」スリーブ１３を設けることかできる。

ねじれ易い’ｆｉｆ１１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
することによって得られる。しかも管全長にわたって壁
を肉薄にすることによって、たとえばスリットのような
亥１ｊみ目によって、わずかなＥ−モデュールを有する
特別な材料選択によって、あるいは第２図に示すような
ねじられるプレス咽めを介する両側方の機械的な分割に
よって得られ、さらに以下に旺しく述べる。

有利な形式で、ねじれ易い管１１がさらに、内方へ延ひ
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１５ａ、１５ｂを有して
おり、従って結合部１２ａ、１２ｂにおいてねじりｌｌ
！１Ｉ１１Ｕによって生ぜしめられるねじれか、ねじら
れる部材の保合１−所までどんな場＠ｒＣもまちがえな
く伝達される。いずれＫせよこのことによって測定結果
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１則へまず画側で球中出
受け１ｔｉａ、１６ｂに！１１１受（づ゛されており、
これらの球軸受けは、円旧）状の°ら・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、１９ｂを受容する。

以下の実施例はうす電流原理を利用するトルク測定＠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ってそのねじ
れ量変化を検出されるばあいには、本発明の範囲内で、
測定な実施するために適する他の複数の測定機構を使用
する。要するにたとえば窮専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
定機構がたとえは各量的な、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
れかねじれ測定条片及び類似のものによって検出される
こともできる。

図示の実施例において有利には、測定のためたうす電流
原理が使用され、さらにこのは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ット付スリーブ２ｕ及び
外側のスリット付スリーブ２１として形成されており、
これらのスリット付スリーブ２０．２１はそれぞれ、肉
厚の互いに逆向きの端ｉ１　ｆｌｉｕフランジと固定的
に、かつねじれ易いｉｉ￥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保合する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って区分
されて、スリット、窓又は切欠き部を形成されており、
このはあいアメリカ合衆国特許第４５５６７３２号明細
薔においてすでに一公知である前述のスリットは、その
端Ｂｌｓ範囲がねじれ易い′＃１１と不動に結合されて
いるようなねじりＩＩＱＩＩ　Ｉ　Ｕの管区分の相対的
な角度のねじれによって、互いに次のように相対的にず
れる。つまり、ｆｌｌｌｌ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婆−性の、
がつ有利には反磁性及び常畿性材料がその址又はその表
面で変化されるように相対的にずれる。このことにょっ
て両方の６１１１定コイル１９ａ、１９ｂにねじれ角度
に応じて種々異なるうす電流作用が与えられかつうす電
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。こんただ１
つの出１「コイルによっても可能であるが、たとえばホ
イートストンハーフブリッジの形式により互いに切換る
ことかできる。このことは本発明の対象ではないので、
ここでの説明は省略する。

第１図に示すように、測定ｔａ　ｂ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、
１・１１はねじりｍ１０によっ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っ
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１低されている。

さらに別の実施例において、ねじれ易い管１１のねじれ
性がトルク伝達セ゛口の能力まで広げられることかでき
、すなわちねじれ易い’ｔ￥１１は、第２図に示すよう
に抵抗なしに互いにねじられろ部拐として形成されてい
る。この実施例のはあいには、ねじれ易い官１１Ａの互
いに内外に保合された内方の区分のみか示されており、
この区分は抵抗なしにねじられる座部２２によって形成
される。この座部は第２図において左側の管区分１１ａ
の内方の軸方向の嫉長都２３によって形成されており、
この娘長都は他方の管区分１１ｂにおける内側ショルダ
を形成する外９１１１−ｔｄ状都２４内に保合する。ね
じれ易さ性がねじられるプレス吠めを介して両方の管区
分１’Ｉａ、１１ｂの機械的な区分によって生せしめら
れろと、このばあいにはもちろんνｌＪＩ％に判るよう
尾、相均的なねじれ用度変化又は伝達するトルクを１芙
出する画定機構を、ねじり１紬１ＵにＡｄ１込むはあい
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安系のための支持体を形
成するねじれ易い！自１１，１１Ａをできるたけ曲けに
強く構成するようにする。

図示の実腫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 本発明によって得られる利点は、完成されたユニットと
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、す、しかもこのような測定機
構全体か、栴成上ず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。

さらに本発明によって得られる利点はねじり軸の交候司
ＫＦ５性であり、このことによってトルクセンサをＨｒ
望のａ＋ｒノ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かでき、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。

４　図面の簡単な８ｓ？、明 第１図は回転又はノコし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図はねじれ易い宮の別
の実施例を示す部分的縦断面図である。

ｉｕ−・ねじり軸、１１，１１Ａ＝管、１１ａ。

１１ｂ−、、ｙ区分、１２ａ、１２ｂ−結８　Ｆ＋１５
．１３・・中間スリーブ、１４・・中央範囲、１５ａ。

１５ｂ・ねじれにくい範囲、１６ａ、１ｔｉｂ・・球１
ＩＩＩＩＩ受、１１・・・ケーシング、１８・・・コイ
ル体、１９ａ、１９ｂ・・・測定コイル、２υ、２１・
・スリット付スリーグ、２２・・・座部、２３・延長部
、２４・・・外１則壊状都、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　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１ｕＩｊ定装置であって、前記
   軸に効して同心的でありそれぞれの端部範囲で以って軸
   に固定されていてかつ互いにねじられる２つの部材と、
   両方の部拐のねじれ角度によって変化される相灼位置か
   ら、軸によって伝達されるトルク又はねじれ角度を所定
   の細区分にわたって検出する測定機摘とを有している形
   式のものにおいて、互いにねじられる都１４（２Ｌ１．
   ２１）及びｉ＋＋１＋定（ｍｌ’ｓ（１９ａ、１９　ｂ
   　）か、共通ノ支持体トしてのねじれ易いｉ、？（１１
   ，１１Ａ）上に組立てられており、かつこの官（１１，
   １１Ａ）の＃Ａ都範囲かｌ１１１（１Ｕ）と不動に結合
   されていることを待似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、つ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ップ面がねじれ角度に
   よって変化され、かつ両部材の変化された相対的なオー
   バラップ凹が部材によっ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つの画定機構としての６１１１
   定コイル（１９ａ、１．．９ｂ　）に対向している特許
   請求の範囲第１項記載の測定装置。 ６、　部材（２υ、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１
   則のスリット付スリーブであり、これらのスリン）Ｎ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
   菅（１１，１１Ａ）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狽記載の画定装置。 ４、　ねじれ易い管（１１，１１Ａ）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
   、ビン、稚句は結合部材又は接庸結合部材によつ℃ねじ
   り軸（１Ｕ）と結合されている特許請求の範囲第１項か
   ら第６稗のいずれか１項記載の測定装置。 ５、外方から内方へ両狽１１で、ねじれ易い管（１１，
   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、Ｉｔｉｂ）
   と、これら球り佃受けに制限された内側及び外側のスリ
   ット付スリーブの肉１享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川までのいずれか１
   駒記載の測定装置。 ６、定置のケーシング（１７）の内側にコイル体（１８
   ）が支ホされており、このコイル体か少なくとも１つの
   測定コイル（１９ａ、１９ｂ）を支持している％許請求
   の範囲第５項記載の測定装置。 Ｚ　ねしれ易い電（１１Ａ）か機械的に区分されており
   、かつ両側の・宵区分（１１ａ、１１ｂ）を結合する回
   動可能なプレス嵌めを旬している特￥−Ｉ−請求の範囲
   第１駒から第６項までのいずれか１墳記載の１ｌｔｌｌ
   定装ｈ：。