JP6306218B2 - トルク検出装置 - Google Patents
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Description
本発明の他の一態様に係るトルク検出装置は、シャフトの軸方向に延在すると共に両端が前記シャフトの外周面に固定され、前記シャフトの捩れに伴って表裏方向に撓む平板と、前記平板の表面または裏面に搭載され、該平板の歪みを検出する歪みセンサと、前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に、前記平板の撓み量を制限する制限部と、を備え、前記制限部は、前記平板の一端側において前記外周面に固定される第1の固定部と、前記第1の固定部から前記平板の他端側に向けて伸延し、前記外周面から離間して設けられた第1の腕部と、前記平板の他端側において前記外周面に固定される第2の固定部と、前記第2の固定部から前記平板の一端側に向けて伸延し、前記外周面から離間して設けられた第2の腕部と、を備え、前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に、前記第1の腕部と前記第2の腕部とが前記シャフト捩れ方向において互いに当接し、前記平板は、一端が前記第1の固定部に固定され、および/または、他端が前記第2の固定部に固定され、前記平板が固定された前記固定部の少なくとも一つは、前記固定部および前記腕部よりも弾性率が小さい弾性部材を介して前記シャフトの外周面に固定されている。
−第1の実施の形態−
図1,2は、本発明に係るトルク検出装置の第1の実施の形態を説明する図である。図1はトルク検出装置が設けられたシャフト1の斜視図であり、図2は平面図である。図1,2に示すように、トルク検出装置は、平板4、歪みセンサ5、回路部11、無線通信部12が設けられている。なお、図1では、配線部10、回路部11および無線通信部12の図示を省略した。
本実施の形態では、歪みセンサ5として半導体歪みセンサを用いている。図6A,6B,7は、半導体歪みセンサを説明する図である。図6Aは歪みセンサ5の表面側の構成を模式的に示す平面図であり、図6Bは歪みセンサ5の側面を模式的に示す図である。
L/2<x<L ・・・(1)
図17は、第1の変形例を示す図である。上述した実施の形態では、図10に示すように中央Sから突起30b側の平板4の表面4aに歪みセンサ5を搭載し、裏面4bに対応する位置に隙間寸法Gの隙間を介してストッパ32を配置したが、図17に示すような配置としても良い。図17では、中央Sから突起30a側の裏面4bに歪みセンサ5が搭載され、表面4aの側にストッパ32が配置されている。図17に示す構成は、図10に示す構成と平板4の中央Sに関して点対称な関係にあるので、負荷トルクと発生歪みとの関係は図12と同様となる。
図18は、第2の変形例を示す図である。図10に示す構成では、ストッパ32が平板4の裏面4bに接触するまでは、平板4の表面4aの中央Sから突起30b側では圧縮歪みが発生しており、中央Sから突起30a側では引張歪みが発生している。逆に、平板4の裏面4bにおいては、中央Sから突起30b側では引張歪みが発生しており、中央Sから突起30a側では圧縮歪みが発生している。
図19は第3の変形例を示す図であり、平板4の表面4aの所定位置41には歪みセンサ5が搭載されている。図19は矢印7の方向に負荷トルクが印加された場合を示している。この場合、歪みセンサ5では引張歪みが検出され、ストッパ32Bが表面4aに当接すると、歪みセンサ5で検出される歪みの変化がゼロとなる。これは、図18に示す構成の場合と同様である。逆に、矢印7と反対方向に負荷トルクが作用すると、平板4は二点鎖線で示すようなS字形状に変形する。この場合、歪みセンサ5で検出される歪み(圧縮歪み)は、図11A,11Bに示す構成の場合と同様となる。このように、平板4の表面4aに当接するストッパ32Bと裏面4bに当接するストッパ32Aとを設けることにより、一つの歪みセンサで正逆両方向の負荷トルクを検出することができる。
図20〜22を用いて、トルク検出装置の第2の実施の形態について説明する。図20はトルク検出装置が設けられたシャフト1の斜視図であり、図21は平面図、図22は図21のA1−A1断面図である。なお、図20〜22では、配線部10、回路部11、無線通信部12の図示を省略した。基本的な構成は、第1の実施の形態の図3,4に示した構成と同様であるが、第2の実施の形態ではストッパ32の構成が異なる。
G1=G+R ・・・(2)
図23〜25は、トルク検出装置の第3の実施の形態を示す図である。図23はトルク検出装置が設けられたシャフト1の斜視図であり、図24は側面図、図25は図24のA2−A2断面図である。なお、図23〜25では、配線部10、回路部11、無線通信部12の図示を省略した。
図26は、第3の実施の形態における変形例(第4の変形例)を示す図である。図26は、図24のA3−A3断面に相当する断面図であって、突起30aの部分の断面を示す。上述した第3の実施の形態では、突起30aはシャフト1と一体に形成されているか、または、シャフト1の外周面に直接固定されている。一方、変形例4では、円環形状の突起30aが弾性率の小さな円環部材46を介してシャフト1に固定されている。このような3重構造は、突起30aおよび突起30bの部分の少なくとも一方に採用される。なお、3重構造の円環形状の突起30a,30bの一方のみ(例えば突起30a)を設けて、突起30bに固定されていた平板4の一端をシャフト1に固定し、突起30bに固定されていた腕部302をシャフト1に固定するような構成としてもよい。
Claims (6)
- シャフトの軸方向に延在すると共に両端が前記シャフトの外周面に固定され、前記シャフトの捩れに伴って表裏方向に撓む平板と、
前記平板の表面または裏面に搭載され、該平板の歪みを検出する歪みセンサと、
前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に、前記平板の撓み量を制限する制限部と、を備え、
前記制限部は、前記平板に対してシャフト捩れ方向に離間して前記外周面上に設けられ、前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に前記平板のシャフト軸方向中央よりも一端側に偏った位置に当接し、
前記歪みセンサは、前記制限部が当接する位置よりも前記一端側に配置される、トルク検出装置。 - 請求項1に記載のトルク検出装置において、
前記制限部は、
前記平板の一端側において前記外周面に固定される固定部と、
前記固定部から前記平板の他端側に向けて伸延し、前記外周面から離間して設けられた腕部と、
前記腕部の先端部分に設けられて、前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に前記平板のシャフト軸方向中央よりも一端側に偏った位置に当接する当接部と、を備えるトルク検出装置。 - 請求項1または2に記載のトルク検出装置において、
前記平板の一端から前記歪みセンサの搭載位置までの距離xと、前記平板の一端から前記制限部が当接する位置までの距離Lとが、次式(a)を満足している、トルク検出装置。
L/2<x<L …(a) - シャフトの軸方向に延在すると共に両端が前記シャフトの外周面に固定され、前記シャフトの捩れに伴って表裏方向に撓む平板と、
前記平板の表面または裏面に搭載され、該平板の歪みを検出する歪みセンサと、
前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に、前記平板の撓み量を制限する制限部と、を備え、
前記制限部は、
前記平板の一端側において前記外周面に固定される第1の固定部と、
前記第1の固定部から前記平板の他端側に向けて伸延し、前記外周面から離間して設けられた第1の腕部と、
前記平板の他端側において前記外周面に固定される第2の固定部と、
前記第2の固定部から前記平板の一端側に向けて伸延し、前記外周面から離間して設けられた第2の腕部と、を備え、
前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に、前記第1の腕部と前記第2の腕部とが前記シャフト捩れ方向において互いに当接し、
前記平板は、一端が前記第1の固定部に固定され、および/または、他端が前記第2の固定部に固定され、
前記平板が固定された前記固定部の少なくとも一つは、前記固定部および前記腕部よりも弾性率が小さい弾性部材を介して前記シャフトの外周面に固定されている、トルク検出装置。 - 請求項1または4に記載のトルク検出装置において、
印加トルクに対する前記歪みセンサの歪み検出値を表す歪み感度値は、前記シャフトの捩れが所定量未満の場合よりも所定量以上の場合の方が小さい、トルク検出装置。 - 請求項5に記載のトルク検出装置において、
前記シャフトの捩れが所定量以上の場合に前記歪み感度がゼロとなる、トルク検出装置。
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