JPS6038631A - トルク測定装置 - 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】 この発明は伝動軸に使用するトルクを測定する装置に関
する。

一般に、伝動軸に作用するトルクを測定する場合、伝動
系の適所にねじれ軸を挿入し、これの標点間のねじれ角
を測定してトルクをめる。このＪ二うな従来方式では、
所要の測定精度を得るためにある程度ねじれ角が大きく
なければならない。

このために、ねじれ軸の直径を小さくするか標点問語１
’ｉ１１’ｘ大きくしなければならない。しかし、強１
隻Ｆねじり軸の直径をあまり小さくできない。また、標
点間距離を長くする七測定装置全体が長くなり、大きな
装置設置スペースを要する。

一方、インダクタンス方式などで伝動軸のトルクを測定
する場合、コイル、鉄心などの測定素子間の間隔を一定
に保持する必要がある。この間隔が変動すると測定誤差
発生の一因となる。従来、トルク測定装置に連結される
伝動軸間に偏心や斜・ぺなどの＋ｆｌｂ心間の狂いがあ
る部会、上記間隔全一定に保持することは困難であった
。

この発明は伝動軸のトルク測定における上記のＪ二つな
問題全解決するためになされたもので、大きな設置６ス
ペースを要せず、高い精度でトルクを測定することがで
きるトルク測定装置を提供しようとするものである。

この発明のトルク測定装置はたわみ軸継手および角変位
検出装置ｔ備えている。たわみ軸継手は伝動軸の一方が
連結される第１ハブ、伝動軸の他方が連結される第２ハ
ブ、および第１ハブに弾性体を介して連結され、かつ第
２ノ・ブが取り付けられた中間軸からなっている。角変
位検出装置は前記中間軸が貫通する環状の固定子、中間
軸と同心に前記固定子に取り付けられた測定コイル、鉄
心を前記測定コイルに近接するようにして取り（−１け
た相対する第１と第２の回転体おＪび前記測定コイルか
らの信号を処理する回路とからなっている。

前記第１ハブに弾性体またはオルダム機構を介して連結
され、かつ前記中間軸に回転自在にはめ合うスリーブに
前記第１回転体が同定されており、第２回転体は前記中
間軸に固定されている。

上記のように構成された装置において、たわみ軸継手の
第１・・ブと中間軸とを連結する弾性体１・オトルクの
大きさに応じてたわみ、このたわみに」二って第１ハブ
と中間軸との間に角変位を生じる。

また、角変位検出装置の第１および第２回転体はそれぞ
れ第１ハブおよび中間軸に連結されているので両回転体
間には、したがってこれに取り付けられた鉄心間には上
記角変位と等して角変位が生じる。この結果、測定のイ
ンダクタンスが変化し、この変化量により伝動軸に加わ
る！・ルクを知ることができる。

」＝記のようにこの発明ではたわみ軸継手の第１・・ブ
表中間軸との間に弾性体を介在させているので、測定ト
ルクを大きな角変位とＬ２て取り出すことができる。し
たがって、測定精度を高めることができる。

まグこ、第１回転体はスリーブに、第２回転体は中間軸
に固定されている。そして、上記スリーブは第１ハブに
弾性体またはオルダム機構を介して連結されていると表
もに、中間軸に回転自在にはめ合っている。したがって
、伝動軸間の軸心の狂いによって第１ハブと中間軸との
間で軸心がずれても、第１おＪ：び第２回転体の相対位
置は変らない。このため、伝動軸間に軸心の狂いがあっ
ても測定ＶＣ誤差金生じることはない。

さらに、この発明でばｌ・ルクの検出にねじり軸を使用
していないので測定装置全体を短くすることかでざる。

以下この発明の実施例について説明する。

第１図に示すようにトルク測定装置は主としてたわみ軸
継手１および角変位検出装置６１から４Ｃつでいる。

たわみ軸継手１は第１）・ブ２および第２ノ・ブ１８全
備えている。第１ハブ２はこれのフランジ４に中間板５
がボルト６によって取り付けられている。

また、中間板５には円筒部１０とこ７Ｌの後端（第１図
において右側）Ｋ設けられた環状部１１とからなる保持
部材９がボルト１５によって取りイ」けられている。第
２図に示すように中間板５および環状部］１には互に向
い合う位置に七へそれ長溝７．１２が設けられている。

長溝７．Ｊ２の両端は半円弧面８゜］３となっている。

なお、第１ハブ２の本体３には伝動軸（図示しない）の
一方が取り付けられる。第２ノ・ブ１８は次に述べる中
間軸局の後部に取り伺けられる。そして、第２ハブ１８
には伝動軸の他方が接続される連結ハブ２０がボルト２
２′によって固着されている。

第１ハブ２には後述のようにコイルばね３９ヲ介（、て
中間軸５が連結される。中間軸５は先端フランジ２Ｇヲ
備えており、フランジ２６には前記長溝７゜＋２ＶＣ対
応する位置に長穴２７が設けである、第２図に示すよう
に長穴２７は長溝７，１２より若干／ＪＳさい。

中間軸あのフランジ２６ヲ含む先端部は前記保持部４〕
９内に収容されている。

中間軸部のフランジ２６の各長穴２７には相対する一対
のばね受座３４が貫通しており、ばね受座３４０両端部
はそれぞれ長溝７．１２ＶＣ入り込んでいる。

ばね受座、３・１は半円筒面３５全有し、平面部３６九
突起：＋７が設けられている。半円筒面３５の曲率半径
は長溝７，１２の半円弧面８，１３および長穴２７の半
円弧面あの曲率半径より若−千小さくなっている。

相対するばね受座：３４の間にはコイルばね３９が挿入
さノしている。コイルばね３９の内側はばね受座３４の
突起３７に遊合しており、ばね受座３４から外れないＪ
−うになっている。相対するばね受座３４はコイルばね
３９の力ＶＣヨり互（Ｃ離れ、半円筒面３５が長溝７、
］２および長穴２７の半円弧面８，１３．２８に接する
。

中間軸部の前部には軸穴３０が設けられており、軸穴３
０Ｖｃは案内軸４１がはめ合っている。案内軸４１の先
端は第４図に示す板ばね４４を介して第１ハブ２の中間
板５に連結されている。すなわち、板ばね４４の一方端
はビン４６によって中間板５の突出部４５に、他方端は
、ビン１１３によって案内軸・１１の突出部・＋２に固
定さハ、板ばね４４はリンク状に組合されている。また
案内軸４］の後部に半径方向に突出するビンｌＩ７が固
着されている。ビン４７は中間軸部に設けられた、直径
がビン径より大きいビン穴３１１／こ入り込んでいる。

また、中間軸部には第１および第２スリーブ５１５３が
互に近接するようにしてはめ合っている。

第１スリーブ５１は先端部りにおいて前記ビン４７全介
して案内軸４１に連結されている。したがって第１スリ
ーブ５１に第１ハブ２と一体となって回転する。また、
第２スリーブ５３はビン５４によシ中間軸２５に固定さ
れており、中間軸部と一体となって回転する。

変位測定装置Ｇ１は環状の固定子Ｇ２を備えている。固
定ｒ−６２は床５７に固定されており、第１および第２
スリーブ５１．５３がはめ合った中間軸５がＪ’Ｊ通し
ている。固定子６２の内周面に沿って環状の；量定コイ
ル６４が取り付けられている。

一方、」二詔第１および第２スリーブ５１　、５３の外
側にはそれぞれ向い合うようにして第１および第２回転
板６！７，６８がはめ込まれ、ねじリング７０で固定さ
れている。各回転板６７．６８の外周寄りＫは円周方向
に間隔全おいて鉄心７２．７３が固着されている。スリ
ーブ５］、　、　５３と固定子６２内周面との間に軸受
７５が取り付けられている。

このため、測定コイル６４と回転板６７．６８の外周、
したがって鉄心７２．７３との隙間が一定に保時された
状態で回転板６７．６８は回転する。

測定コイル６４は信号処理回路７８に接続されている。

信号処理回路７８は発振回路、ブリッジ回路、増幅器等
金倉んでおり、測定コイル６４に高周波励磁電流を供給
し、また測定コイルのインダクタンスの変化を検出する
。

つぎに、以上のように構成され／ζトルク測定装置の作
用について説明する。

トルクが第１ハブ２側より伝達されるものとすると、ト
ルクは保持部材９．Ｊ：ｐばね受座３４、コイルばね３
９全介して中間軸部のフランジ２６（ｃ伝達される。こ
のときトルクの大きさに応じてコイルばね３９が圧縮さ
・れ、第６図に示すように第Ｊハブ２と中間軸５との間
に相対的な角変位αが生じる。

第７図はトルクが加わったときにコイルばね；３９が圧
縮された状態全示している。

上記角変位αはそのまま角変位検出装置６１に伝達され
る。すなわち、第１ハブ２の回転は板ばね伺、案内軸４
］、ビン４７オよび第１スリーブ５Ｊを介して第１回転
板６７に伝達さｈる。中間軸２５の回転はビン５４およ
び第２スリーブ５３ヲ介して第２回転板６８に伝達され
る。回転板６７　、６８の鉄心７２．７３が相互にαず
れることにより測定コイル６４のインダクタンスが変化
する。測定コイル６４からの信号は信号処理回路７８に
よりトルクに換算され、表示装置あるいは制御装置（い
ずれも図示しない）に出力される。

伝動軸間に１１１Ｉｌ］心の狂いがあれば、たわみ軸継
手１０部分で吸収される。第１図および第２図に示すよ
うに中間軸部の先端部は軸心の狂いを吸収するに十分な
空隙をもって保持部材９内に収容されている。にだ、ば
ね受座３４は半円弧面Ｉｌｌ、１３．２８に接して転勤
可能なように適当な空隙をもって長溝７．ｊ２および長
穴２７内に挿入されている。したがって第１ハブ２と中
間軸３とは軸心の狂いに応じて相互に変位可能である。

軸心の狂いがあっても第１ハブ２と中間軸５との間の相
対的な角変位αは正しく角変位検出装置６１に伝達され
る。すなわち、第１ハブ２と案内１１＋　４＋との間で
板ばね４４により軸心の狂いは吸収される。しかし、板
ばね４４は回転（円周）方向に対しばね定数は著しく高
いので、第１ハブ２の回転はそのまま案内軸４１、ピン
４７および第１スリーブ５１ヲ経て第１回転板６７に伝
達される。なお、ピン４７とピン穴３１との間の隙間は
最大の角変位αに応じて決められているのでピン４７が
ピン穴３１内周面に接触することはない。

第８図はこの発明の他の実施例金示すものである。なお
、第１図に示す部品と同様の部品については同じ参照符
号を付け、説明全省略する。

保持部材８５の環状部８７にそれぞれ長溝８３　、８８
が設けられている。

中間軸９１の先端のフランジ９２には長穴９３が設けら
れている。長穴９３には一対のばね受座３４が貫通し、
ばね受座３４の両端部はそれぞれ」二記長溝８３．８８
に入り込んでいる。

保持部材８５の後部と第１スリーブ５１の前部はゴムタ
イヤ９５により連結されている。

この実施例の作用は前記実施例と同じであるが、構造上
板ばね４４がゴムタイヤ９５　Ｋ置き変えられ、案内軸
４１が省略されている。

この実施例においてゴムタ・「ヤ９５に代えて蛇行状の
板ばねを用いてもよい。この場合には保持部材８５の後
部と第１スリーブ５１の前部にそれぞれ歯溝金切り、こ
こに両歯清音つなぐようにして上記蛇行状の板ばねが挿
入される。

第９図は第８図に示す実施例においてゴムタイヤ９５　
の代りにオルダム機構を用いた例を示している。

保持部材９７の端部に円周方向に１８０度の間隔をおい
て半径方向に延びる第１０図に示すような角溝９８が切
られている。一方、中間軸９１に回転自１’ＪＥ　Ｉ／
Ｃはめ合う第１スリーブ１０１にも円周方向に半径方向
に延びる丸溝１０２が切られている。保持部材９１と第
１スリーブ１０１はそれぞれの溝９８゜１０２が互に９
０度へたたるようにして向い合っており、リング１０５
　Ｋより連結されている。すなわち、リング１０５は第
ｆｉ１図に示すようにそれぞれ表裏に１８０度の間隔を
おいて半径方向に延び、上記溝！１８　、１０２にはめ
合う円柱の突起１０６．１０７が設けられている。また
、突起１０６と溝９８の底との間には軸心の狂いを調整
する隙間が設けられている。

第１ハブ８１および第２ハブ１８にそれぞれ取り付けら
れる伝動軸間の軸心の狂いは溝９８．１０２と突起１０
６　、１０７との間に相対変位によって吸収される。

第１２図は更に他の実施例を示している。この実施例で
は第１図に示す実施例と同様に板ばねを利用しているが
、第２回転体が中間軸に板ばね全弁して連結されている
点で先の実施例と異っている。

図面に示すように保持部材１１１はフランジ１１４の部
分に支持板１１６が固着されている。支持板１１６には
保持部材１１１の本体１１２の溝１１３と共にばね受座
３４ヲ支持する溝１１７が設げられている。

また、本体１１２から円筒部１１５が延びている。円筒
部１１５には第１スリーブ５１がはめ合って固着されて
おり、更に第２スリーブ５３が回転自在にはめ合ってい
る。第２スリーブ５３には連結金具１２０がポル）　１
２１で取り付けられている。

中間軸９１にはフランジ１２３がボルト１２４で固着さ
れておｐ１フランジ１２３と上記連結金具１２０とは第
１図および第４図に示すものと同様な板ばね伺で連結さ
れている。

第１図に示す実施例と同様に第１・・ブ２と第２ハブ１
８とにそれぞれ取り付けられる伝動軸間の軸心の狂いは
板ばね４４によって吸収される。

第１３図は角変位検出装置６１において回転板６７゜６
８の代りとして用いられる回転筒１２５　、１２６　’
ｉ示している。回転筒１２５　、１２６の歯１２７　、
１２８の間隙の変化によって測定コイルのインダクタン
スが変化する。

この発明は上記実施例に限られるものではない。

たとえば、たわみ軸継手１としてはトルクに応じて相対
的な角変位を生ずる型式のものであればよい。また、弾
性体としてコイルばね３９に代えて皿ばねや弾性ゴムを
用いても良く、他の既知のコ゛ム式や板ばね式の軸継手
も適用できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のトルク測定装置の一例金示す縦断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は
第１図の装置のばね受座の斜視図、第４図は第１図の装
置の板ばねの正面図、第５図は第１図のＢ−Ｂ線に沿う
断面図、第６図は角変位を説明する図面、第７図はコイ
ルばねの圧縮状態を示す図面、第８図はこの発明の他の
例を示す縦断面図、第９図はこの発明の更に他の例を示
す縦断面図、第１０図は第９図の実施例におけるオルダ
ム軸継手機構を詳細に示す図面、第１１図は上記オルダ
ム軸継手機構に用いられるリングの正面図、第１２図は
更に他の例を示す縦断面図、および第１３図は角変位を
取り出す回転筒の平面図である。 １・・・たわみ軸継手、　２・・−第１ハブ、　５・中
間板、　７．１２．８３．８８・・・長溝、　９，８５
・・・保持部材、　１８・・・第２ハブ、　５．９１・
・・中間軸、３４・・・ばね受座、　３９・・・コイル
ばね、　４１・・案内軸、４４・・・板ばね、５１　、
５３・・・スリーブ、６１・・・角変位検出装置、６２
・・・固定子、６４・・・測定コイル、６７．６８・・
・回転板、７２．７．３・・・鉄心、７８・・信号処理
回路、　９５・・・ゴムタイヤ、　１０５・・・オルダ
ム軸継手用リング、１２５，１２６・・・回転筒。 ＠４　図 第５図 第　７図 第９図 第１０図　第１１図 ０６ 第１２図 ３９２ 第１３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　伝動軸の一方が連結される第１・・ブ、伝動軸の他
   方が連結される第２ノ・ブ、および第１／・ブに弾性体
   を介して連結され、かつ第２・・ブが取り付けられた中
   間軸からなるたわみ軸継手、ならびに前記中間軸が貫通
   する環状の固定子、中間ｄ（ｂと同心に前記固定子るで
   取り付けられた測定コイル、鉄心を前記測定コイルに近
   接するようにして取り付けた相対する第１と第２の回転
   体、およびＡｉＩ記測定コイルからの信号全処理する回
   路上からなる角変位検出装置を備えており、前記第１ハ
   ブに弾性体またはオルダム機構食介して連結され、かつ
   前記中間軸に回転自在にはめ　：合うスリーブに前記第
   １回転体が固定されており、第２回転体は前記中間軸に
   固定されたトルク測定装置。 ２　伝動軸の一方が連結される第１・・ブ、第１ハブに
   固着された保持部材、伝動軸の他方が連結される第２ハ
   ブ、および第１ハブに弾性体を介して連結さ７３かつ第
   ２ハブが取り付けられブこ中間軸からなるたわみ軸継手
   、ならびに前記中間軸が貫通する環状の固定子、中間軸
   と同心に前記固定子に取り付けられた測定コイル、鉄心
   を前記測定コイルに近接するようにして取り付けた相対
   する第１と第２の回転体、および前記測定コイルからの
   信号を処理する回路とからなる角変位検出装置を備えて
   おり、前記保持部月に前記第１回転体が固定されており
   、前記中間軸に弾性体またはオルダム機構を介して連結
   され、かつ前記保持部材に回転自在にはめ合うスリーブ
   に前記第２回転体が固定され／こトルク測定装置。