CN110388999A - 旋转体的作用力检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及旋转体的作用力检测装置，能够容易且高精度地检测作用于旋转轴、车轮等旋转体的作用力，设置有：第一转子(3)，与轮胎(23)一体旋转；第二转子(4)，能与第一转子相对旋转；壳体(2)，固定于车身(22)，将第一转子及第二转子支承为旋转自如；第一推力轴承(5)，支承第一转子；第二推力轴承(6)，支承第二转子；载荷转换机构，与第一转子及第二转子一体旋转，在第一转子与第二转子之间传递转矩以及转换了转矩的一部分的推力；检测部，设置于壳体，对与作用于第二推力轴承的推力相关的应变进行检测；运算部，基于由检测部检测出的应变来求出轮胎的转矩；以及输出部，将与由运算部求出的转矩对应的输出信号输出至外部。

Description

旋转体的作用力检测装置
技术领域
本发明涉及对转矩、轴向力等作用于旋转体的载荷进行检测的装置。
背景技术
专利文献1中记载了一种对作用于车轮的转矩以及轴向力进行检测的测量装置。该专利文献1所记载的测量装置以轴向尺寸的缩短、构造的简化以及成本降低等为目的，将呈圆板状且能够弹性变形的主体部构成为主要部位。主体部被安装于车轴侧的轮毂，车轮的轮体夹着该主体部被安装于轮毂。在主体部中，在假想的第一同心圆上空开等间隔而交替地形成有轮毂紧固用螺栓孔和轮体紧固用孔。在轮毂紧固用孔与轮体紧固用孔之间形成有在径向上延伸得很长的分离孔。另外，在比第一同心圆大径的第二同心圆上形成有形变部(形变体：flexure element)。在形变部的内周面以及外周面分别粘贴有应变仪。而且，基于从这些应变仪获得的电信号来测量作用于轮胎的转矩以及轴向力。此外，在该专利文献1记载为：将应变仪的输出信号从发射器发射为电波并通过设置于车辆侧的接收装置进行接收；以及使用公知的集电环装置。
另外，专利文献2中记载了一种目的在于高精度检测作用于车轮的载荷的轮胎作用力检测装置。该专利文献2中记载的轮胎作用力检测装置被搭载于车辆，该车辆具备由轮体和安装于轮体的外周的轮胎构成的车轮、以及通过同轴地安装轮体来将车轮保持为能够一体旋转的轮毂。具体而言，在车轴侧的轮毂与车轮的轮体之间设置有检测器。在检测器设置有粘贴了应变仪、压电元件等检测元件的检测部件。而且，检测器在轮毂与轮体之间传递力，并且例如对作用于轮胎的前后方向的前后力(或转矩)、作用于轮胎的横向(宽度方向)的横向力、以及作用于轮胎的上下方向的上下力等轮胎作用力进行检测。另外，该专利文献2中记载的轮胎作用力检测装置具备运动转换机构，该运动转换机构利用杠杆原理将绕轮胎的旋转轴线的旋转运动转换为与旋转轴线平行的直线运动并传递至检测部件。此外，该专利文献2中记载为通过无线通信从检测器向车身传递电信号。
而且，专利文献3中记载了一种使向车辆的安装变容易并且以构造以及运算处理的简化为目的的车轮作用力检测装置。该专利文献3中记载的车轮作用力检测装置具备：安装部，经由悬架被固定于车身；轮毂，供车轮的轮体固定，并且相对于安装部被支承为能够绕车轴旋转；感受体，形成为与车轴同心的圆筒状，一个端部固定于安装部，另一个端部经由轮毂轴承与轮毂连接；以及六分力检测装置，由粘贴于感受体的外周面的应变仪与桥接电路构成。轮毂轴承具有：径向轴承，设置于感受体与轮毂之间，受到径向的载荷；和推力轴承，设置于感受体与轮毂之间，受到轴向的载荷。感受体被安装于车身侧的安装部、即不旋转的固定部分。在该感受体的圆筒部分的外周面粘贴有很多应变仪。
专利文献1：日本特开2017-207451号公报
专利文献2：日本特开2003-14563号公报
专利文献3：日本特开2014-169864号公报
上述专利文献1中记载的测量装置在形成于主体部的形变部粘贴有应变仪。主体部被安装于车轴侧的轮毂与车轮的轮体之间，与车轴以及车轮一同旋转。另外，上述专利文献2中记载的轮胎作用力检测装置在检测器内设置有应变仪或压电元件等传感器元件。检测器安装于车轴侧的轮毂与车轮的轮体之间，与车轴以及车轮一同旋转。因此，对于专利文献1与专利文献2中记载的各装置而言，用于检测载荷的传感器元件均设置于主体部或检测器的进行旋转的部件。因此，在专利文献1与专利文献2所记载的各装置中，并不容易将与旋转体一同旋转的传感器元件的输出信号向外部取出。
另一方面，在上述专利文献3所记载的装置中，具备传感器元件的感受体被设置于车身侧的固定部分。因此，能够不使用专利文献1以及专利文献2中记载的各装置那样的无线通信、集电环就直接取得传感器元件的输出信号。其中，对于该专利文献3中记载的装置而言，安装传感器元件的感受体成为在轮体与轮毂单元之间传递动力的部件。因此，对感受体要求作为动力传递部件的强度与刚度。相反，为了使安装于感受体的传感器元件的检测精度提高，需要使感受体具有一定的弹性，使感受体容易发生变形而使传感器元件的输出增益增大。然而，在专利文献3所记载的装置中，并不容易使作为强度部件的感受体兼具高的强度以及刚度和用于获得大的变形量的高弹性这一相矛盾的两种功能。
这样，在容易且高精度地检测转矩、轴向力等作用于旋转体的载荷(旋转体的作用力)的方面仍存在改进的余地。
发明内容
本发明是着眼于上述技术课题而提出的，其目的在于，提供一种例如能够容易且高精度地检测作用于旋转轴、车轮等旋转体的作用力的旋转体的作用力检测装置。
为了实现上述目的，本发明涉及的旋转体的作用力检测装置被设置于规定的旋转体与将上述旋转体支承为旋转自如的规定的固定体之间，对作用于上述旋转体的作用力进行检测，上述旋转体的作用力检测装置的特征在于，具备：第一转子，与上述旋转体连结，并与上述旋转体成为一体地进行旋转；第二转子，在与上述旋转体以及上述第一转子相同的旋转轴线上与上述第一转子对置，并被配置为能够与上述第一转子相对旋转；支承部，将上述第一转子以及上述第二转子分别支承为旋转自如，并被固定于上述固定体；第一推力轴承，在上述第一转子与上述支承部之间受到作用于上述第一转子的上述旋转轴线方向的推力并支承上述第一转子；第二推力轴承，在上述第二转子与上述支承部之间受到作用于上述第二转子的上述旋转轴线方向的推力并支承上述第二转子；载荷转换机构，配置于上述第一转子与上述第二转子之间，与上述第一转子以及上述第二转子成为一体地进行旋转而在上述第一转子与上述第二转子之间传递转矩，并且将上述转矩的一部分转换为上述推力而在上述第一转子与上述第二转子之间传递上述推力；检测部，具有形变体和传感器元件，上述形变体的一部分被固定于上述支承部，因受到作用于上述第一推力轴承的上述推力或作用于上述第二推力轴承的上述推力中的至少任一个上述推力而发生变形，上述传感器元件被安装于上述形变体，对与上述形变体发生上述变形时的上述推力相关的物理量进行检测；运算部，基于由上述检测部检测出的上述物理量来求出作用于上述旋转体的上述作用力；以及输出部，设置于上述支承部，将与由上述检测部检测的上述物理量对应的输出信号输出至上述运算部，或者将与由上述运算部求出的上述作用力对应的输出信号输出至外部。
另外，上述旋转体的作用力检测装置的特征在于，本发明中的上述形变体因受到从上述第二转子作用于上述第二推力轴承的上述推力而发生弹性变形，上述传感器元件对上述形变体发生上述弹性变形时的应变或位移进行检测，上述第二推力轴承具有与上述第二转子成为一体地进行旋转的轴轨道盘和与上述形变体抵接的外壳轨道盘，上述传感器元件与上述运算部以及上述输出部电连接，上述运算部基于由上述传感器元件检测出的上述应变或上述位移来求出作用于上述旋转体的转矩。
另外，上述旋转体的作用力检测装置的特征在于，本发明中的形变体具有：第一形变体，一部分被固定于上述支承部，因受到从上述第一转子作用于上述第一推力轴承的上述推力而发生弹性变形；和第二形变体，一部分被固定于上述支承部，因受到从上述第二转子作用于上述第二推力轴承的上述推力而发生弹性变形，上述传感器元件具有：第一传感器元件，安装于上述第一形变体，对上述第一形变体发生上述弹性变形时的应变或位移进行检测；和第二传感器元件，安装于上述第二形变体，对上述第二形变体发生上述弹性变形时的应变或位移进行检测，上述第一推力轴承具有：第一轴轨道盘，与上述第一转子成为一体地进行旋转；和第一外壳轨道盘，与上述第一形变体抵接，上述第二推力轴承具有：第二轴轨道盘，与上述第二转子成为一体地进行旋转；和第二外壳轨道盘，与上述第二形变体抵接，上述第一传感器元件以及上述第二传感器元件分别与上述运算部以及上述输出部电连接，上述运算部基于由上述第一传感器元件以及上述第二传感器元件检测出的上述应变或上述位移来求出作用于上述旋转体的转矩以及上述推力中的至少任一个。
另外，本发明的特征在于，还具备载荷限制机构，该载荷限制机构规定作用于上述形变体的上述推力的上限。
另外，本发明的特征在于，还具备：第一载荷限制机构，规定作用于上述第一形变体的上述推力的上限；和第二载荷限制机构，规定作用于上述第二形变体的上述推力的上限。
另外，本发明的特征在于，还具备预负载机构，该预负载机构预先对上述形变体赋予上述推力。
另外，本发明的特征在于，还具备预负载机构，该预负载机构预先对上述第二形变体赋予上述推力。
另外，上述旋转体的作用力检测装置的特征在于，本发明中的上述第一转子与车辆的安装了轮胎的轮体连结，上述支承部被固定于上述车辆的车身，上述运算部基于由上述传感器元件检测出的上述应变或上述位移来求出作用于上述轮胎的转矩。
而且，上述旋转体的作用力检测装置的特征在于，本发明中的上述第一转子与车辆的安装了轮胎的轮体连结，上述支承部被固定于上述车辆的车身，上述运算部基于由上述第一传感器元件以及上述第二传感器元件检测出的上述应变或上述位移来求出作用于上述轮胎的转矩以及横向力中的至少任一个。
在本发明的旋转体的作用力检测装置中，作用于和第一转子连结的旋转体的作用力经由载荷转换机构被作为旋转轴线方向的载荷、即推力而传递至第一推力轴承以及第二推力轴承。而且，利用检测部对与作用于第一推力轴承的推力相关的物理量以及与作用于第二推力轴承的推力相关的物理量中的至少任一个进行检测，基于该检测出的物理量由运算部求出作用于旋转体的作用力。检测部以及输出部被设置于作为非旋转部件的支承部。运算部可以与检测部一同设置于支承部，或者，也可以设置于该装置的外部。若将运算部与检测部以及输出部一同设置于支承部，则运算部的输出信号从输出部输出至外部。另外，若将运算部设置于装置的外部，则检测部的输出信号从输出部输出至运算部，运算部的输出信号输出至外部的规定的设备。因此，例如能够不使用无线通信、集电环等就高精度地取得来自检测部或运算部的输出信号。另外，检测部由于如上述那样被固定于非旋转部件，仅对旋转轴线方向的推力进行检测，所以能够由简单的机构构成。因此，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，例如能够容易且高精度地检测作用于旋转轴、车轮等旋转体的作用力。
另外，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，检测部由形变体和例如应变仪、压电元件等传感器元件构成。对形变体而言，一部分被固定于作为固定部件的支承部，因推力作用在与第二推力轴承的外壳轨道盘的抵接部而发生弹性变形。因此，形变体能够视为一端固定的悬臂梁。其结果是，能够容易地检测形变体发生弹性变形时产生的应变或位移。由这样的检测部检测的应变或位移根据由载荷转换机构转换为推力的转矩而产生。因此，通过检测形变体产生的应变或位移，能够容易且高精度地检测作用于旋转体的转矩。
另外，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，检测部由第一形变体以及第二形变体、和例如应变仪、压电元件等第一传感器元件以及第二传感器元件构成。对第一形变体而言，一部分被固定于作为固定部件的支承部，因推力作用在与第一推力轴承的外壳轨道盘的抵接部而发生弹性变形。对第二形变体而言，一部分被固定于作为固定部件的支承部，因推力作用在与第二推力轴承的外壳轨道盘的抵接部而发生弹性变形。因此，第一形变体以及第二形变体均能够视为一端固定的悬臂梁。其结果是，能够容易地检测第一形变体以及第二形变体分别发生弹性变形时产生的应变或位移。由这样的检测部检测的应变或位移根据由载荷转换机构转换为推力的转矩以及经由载荷转换机构传递至第一推力轴承和第二推力轴承的推力而产生。因此，通过检测形变体产生的应变或位移，能够容易且高精度地检测作用于旋转体的转矩以及推力。
另外，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，设置有对作用于形变体的推力的大小进行限制的载荷限制机构。通过由载荷限制机构设定作用于形变体的推力的上限，能够将形变体在设计上的强度以及刚度抑制得低。因此，能够设计容易发生变形的形变体。因此，能够将由传感器元件检测的应变或位移的检测范围取得宽大，其结果是，能够提高这些应变或位移的检测精度。进而，能够提高作用于旋转体的转矩以及推力的检测精度。
另外，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，设置有对作用于第一形变体的推力的大小进行限制的第一载荷限制机构。同样，设置有对作用于第二形变体的推力的大小进行限制的第二载荷限制机构。通过利用这些第一载荷限制机构以及第二载荷限制机构分别设定作用于第一形变体以及第二形变体的推力的上限，能够将第一形变体在设计上的强度以及刚度与第二形变体在设计上的强度以及刚度抑制得低。因此，能够设计容易发生变形的第一形变体以及第二形变体。因此，能够将由传感器元件检测的应变或位移的检测范围取得宽大，其结果是，能够提高这些应变或位移的检测精度。进而，能够提高作用于旋转体的转矩以及推力的检测精度。
另外，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，设置有预先对形变体赋予推力的预负载机构。推力经由第二转子以及第二推力轴承作用于形变体。因此，能够与从第二推力轴承受到的推力独立地对于形变体作为预负载而赋予推力。而且，能够利用作为该预负载而赋予的推力来减小第二推力轴承的旋转轴线方向上的晃动。因此，能够高精度地检测因从第二推力轴承受到的推力而产生的形变体的应变或位移。进而，能够高精度地检测作用于旋转体的转矩。
另外，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，设置有预先对第二形变体赋予推力的预负载机构。推力经由第二转子以及第二推力轴承作用于第二形变体。因此，能够与从第二推力轴承受到的推力独立地对于第二形变体作为预负载而赋予推力。而且，能够利用作为该预负载而赋予的推力来减小第二推力轴承的旋转轴线方向上的晃动。因此，能够高精度地检测因从第二推力轴承受到的推力而产生的第二形变体的应变或位移。进而，能够高精度地检测作用于旋转体的转矩以及推力。
另外，本发明的旋转体的作用力检测装置被设置于车辆的车轮与车身之间。具体而言，在第一转子连结作为旋转体的车轮的安装了轮胎的轮体。支承部被固定于作为固定体的车辆的车身。检测部对形变体因经由第二推力轴承作用的推力而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。而且，基于该检测出的形变体的应变或位移由运算部求出作用于轮胎的转矩。因此，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，能够高精度地检测作用于车辆的轮胎的转矩。
而且，本发明的旋转体的作用力检测装置被设置于车辆的车轮与车身之间。具体而言，在第一转子连结作为旋转体的车轮的安装了轮胎的轮体。支承部被固定于作为固定体的车辆的车身。检测部对第一形变体因经由第一推力轴承作用的推力而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。另外，对第二形变体因经由第二推力轴承作用的推力而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。而且，基于这些检测出的第一形变体的应变或位移、以及第二形变体的应变或位移由运算部求出作用于轮胎的转矩以及横向力中的至少任一个。该情况下的轮胎的横向力是作用于轮胎的推力、即作用于轮胎的旋转轴线方向的载荷。因此，根据本发明的旋转体的作用力检测装置，能够高精度地检测作用于车辆的轮胎的转矩以及横向力。
附图说明
图1是用于对本发明的旋转体的作用力检测装置的一个例子(在“第二转子”侧设置了“传感器元件”的例子)进行说明的剖视图。
图2是用于对本发明的旋转体的作用力检测装置中的“载荷转换机构”的结构进行说明的放大图。
图3是用于对利用图1所示的旋转体的作用力检测装置的“运算部”计算“旋转轴”的转矩的一个例子进行说明的图。
图4是用于对本发明的旋转体的作用力检测装置的其他例子(“运算部”设置于装置的外部的例子)进行说明的剖视图。
图5是用于对本发明的旋转体的作用力检测装置的其他例子(在“第一转子”侧设置了“传感器元件”的例子)进行说明的剖视图。
图6是用于对本发明的旋转体的作用力检测装置的其他例子(在“第一转子”侧设置了“第一传感器元件”并在“第二转子”侧设置了“第二传感器元件”的例子)进行说明的剖视图。
图7是用于对将本发明的旋转体的作用力检测装置设置于车辆的“车身”与“轮胎”之间的一个例子进行说明的图。
图8是用于对利用图6所示的旋转体的作用力检测装置的“运算部”计算“轮胎”的转矩与横向力的一个例子进行说明的图。
附图标记说明：
1…旋转体的作用力检测装置；2…壳体(支承部)；2a…凸缘；2b…罩部；2c…卡止面；3…第一转子；3a…圆筒部；3b…对置凸缘部；3c…对置面；3d…背面；4…第二转子；4a…圆筒部；4b…对置凸缘部；4c…对置面；4d…背面；5…第一推力轴承；5a…轴轨道盘；5b…外壳轨道盘；5c…滚动体；6…第二推力轴承；6a…轴轨道盘；6b…外壳轨道盘；6c…滚动体；7…载荷转换机构；7a…第一凸轮面；7b…第二凸轮面；7c…凸轮滚珠；8…检测部；9…运算部；10…输出部；11…基体部(固定体)；12、14…径向轴承；12a、14a…外圈；12b、14b…内圈；13…旋转轴(旋转体)；15…形变体；15a…梁部；15b…抵接部；15c…凸起(boss)；15d…内螺纹部；15e…抵接面；15f…背面；16…传感器元件(应变仪)；17…载荷限制机构；17a…主体部；17b…形变体固定部；17c…对置面；17d…轴承设置面；17e…外螺纹部；17f…盖板；17g…卡环；18…预负载机构(preload mechanism)；20…车辆；21…车轮(旋转体)；22…车身(固定体)；23…轮胎(旋转体)；24…轮体(旋转体)；25…第一载荷限制机构；25a…主体部；25b…形变体固定部；25c…对置面；25d…轴承设置面；26…第二载荷限制机构；26a…主体部；26b…形变体固定部；26c…对置面；26d…轴承设置面；26e…内螺纹部；26f…固定环；26g…凸缘；27、29、30…螺栓；28…凸缘；28a…凸起；28b…螺纹孔；31…第一形变体；31a…梁部；31b…抵接部；31c…凸起；32…第一传感器元件(应变仪)；33…第二形变体；33a…梁部；33b…抵接部；33c…凸起；33d…外螺纹部；33e…抵接面；33f…背面；34…第二传感器元件(应变仪)；AL…旋转轴线；GP、GP1、GP2…间隙。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。其中，以下所示的实施方式只不过是将本发明具体化了的情况下的一个例子，并不限定本发明。
在本发明的实施方式中，设为对象的旋转体的作用力检测装置被设置于机械装置的旋转轴或车辆的轮胎等规定的旋转体与将该旋转体支承为旋转自如的规定的固定体之间，对作用于旋转体的作用力进行检测。例如，设置于机械装置的旋转轴与供该旋转轴的轴承设置的基体部之间，检测作用于旋转轴的转矩。或者，设置于车辆的车轮与车身之间，对作用于车轮的轮胎的转矩、横向力等进行检测。
图1中示出了应用本发明的旋转体的作用力检测装置的概要。本发明的实施方式中并的作用力检测装置1作为主要构成要素而具备壳体2、第一转子3、第二转子4、第一推力轴承5、第二推力轴承6、载荷转换机构7、检测部8、运算部9以及输出部10。
壳体2例如形成为圆筒状，在内侧的中空部分配置并收纳第一转子3、第二转子4等作用力检测装置1的主要部位。而且，如后所述，将第一转子3与第二转子4分别支承为旋转自如。壳体2是与本发明的实施方式中的支承部相当的部件，被固定于规定的固定体。在图1所示的例子中，在壳体2，在一个端部(图1的左侧的端部)形成有固定用的凸缘2a，该凸缘2a以无法旋转的方式被固定于规定的机械装置中的基体部(固定体)11。另外，在壳体2的另一个端部(图1的右侧的端部)形成有罩部2b。罩部2b形成为与壳体2的外形对应的圆板状而封堵壳体2的另一个端部，并且其中心部分配合后述的第一转子3的前端(图1的右侧的端部)的外形而开口。
第一转子3是与规定的旋转体连结并与该旋转体成为一体地进行旋转的旋转部件。第一转子3具有圆筒部3a与对置凸缘部3b。圆筒部3a是第一转子3的形成为圆筒状的部分，借助设置于其外周部分的径向轴承12被支承于壳体2的罩部2b。例如，在壳体2中的罩部2b的内周部分压入有径向轴承12的外圈12a。在径向轴承12的内圈12b压入有第一转子3中的圆筒部3a的外周部分。因此，第一转子3被旋转自如地支承于壳体2。对置凸缘部3b是在圆筒部3a的一个端部(图1的左侧的端部)形成的凸缘状的部件，具有与后述的第二转子4的对置凸缘部4b对置的对置面3c。另外，对置凸缘部3b与后述的第二转子4的对置凸缘部4b以及凸轮滚珠7c一同构成载荷转换机构7。在图1所示的例中，第一转子3在圆筒部3a的另一个端部(图1的右侧的端部)的内周面形成有花键或锯齿的槽，该圆筒部3a被紧固成与规定的机械装置中的旋转轴(旋转体)13成为一体地进行旋转。
第二转子4是在与第一转子3相同的旋转轴线AL上与第一转子3对置配置的旋转部件。第二转子4具有圆筒部4a和对置凸缘部4b。圆筒部4a是第二转子4的形成为圆筒状的部分，借助设置于其外周部分的径向轴承14以及后述的载荷限制机构17的主体部17a被支承于壳体2。即，第二转子4与第一转子3一同旋转自如地支承于壳体2。第一转子3与第二转子4被分别独立地支承于壳体2，并配置为能够相对旋转。对置凸缘部4b是在圆筒部4a的一个端部(图1的右侧的端部)形成的凸缘状的部件，具有与第一转子3的对置凸缘部3b对置的对置面4c。另外，对置凸缘部4b与第一转子3的对置凸缘部3b以及后述的凸轮滚珠7c一同构成载荷转换机构7。
第一推力轴承5配置于第一转子3与壳体2之间。具体而言，配置于第一转子3的对置凸缘部3b的背面3d与壳体2的罩部2b之间。其中，对置凸缘部3b的背面3d是旋转轴线AL方向上的对置凸缘部3b的与对置面3c相反一侧(图1的右侧)的面。第一推力轴承5具有：轴轨道盘5a，与第一转子3成为一体地进行旋转；和外壳轨道盘5b，被固定为与罩部2b抵接。另外，在图1所示的例子中，第一推力轴承5使用一般的推力球轴承，在轴轨道盘5a与外壳轨道盘5b之间具有由保持器(未图示)保持的滚动体5c。而且，第一推力轴承5受到作用于第一转子3的旋转轴线AL方向的推力或其反作用力，将第一转子3支承为旋转自如。
第二推力轴承6配置于第二转子4与壳体2之间。具体而言，配置于第二转子4的对置凸缘部4b的背面4d与后述的检测部8的形变体15之间。其中，对置凸缘部4b的背面4d是旋转轴线AL方向上的对置凸缘部4b的与对置面4c相反一侧(图1的左侧)的面。第二推力轴承6具有：轴轨道盘6a，与第二转子4成为一体地进行旋转；和外壳轨道盘6b，被固定为与后述的检测部8的形变体15抵接。另外，在图1所示的例子中，第二推力轴承6与上述第一推力轴承5同样而使用一般的推力球轴承，在轴轨道盘6a与外壳轨道盘6b之间具有由保持器(未图示)保持的滚动体6c。而且，第二推力轴承6受到作用于第二转子4的旋转轴线AL方向的推力或其反作用力，将第二转子4支承为旋转自如。
载荷转换机构7设置于第一转子3与第二转子4之间。而且，载荷转换机构7与第一转子3以及第二转子4成为一体地进行旋转，在这些第一转子3与第二转子4之间传递转矩。同时，载荷转换机构7将第一转子3与第二转子4之间的转矩的一部分转换为旋转轴线AL方向的推力，在这些第一转子3与第二转子4之间传递推力。这样，载荷转换机构7是将旋转运动转换为直线运动的机构，例如能够利用螺杆机构、楔块机构或凸轮机构等构成。在图1所示的例子中，载荷转换机构7由应用了楔块机构与凸轮机构的原理的所谓转矩凸轮机构构成。
具体如图2所示，载荷转换机构7由形成于第一转子3的第一凸轮面7a、形成于第二转子4的第二凸轮面7b、以及凸轮滚珠7c构成。第一凸轮面7a形成在第一转子3的对置凸缘部3b中的对置面3c的、与第二凸轮面7b对置的位置。第二凸轮面7b形成在第二转子4的对置凸缘部4b中的对置面4c的、与第一凸轮面7a对置的位置。如图2所示，从第一转子3与第二转子4的径向观察，第一凸轮面7a与第二凸轮面7b均由以凸轮角度θ倾斜为剖面呈V字形状的两个面构成。而且，在这些第一凸轮面7a与第二凸轮面7b之间将凸轮滚珠7c保持为能够滚动。凸轮滚珠7c例如由球轴承用的钢珠那样的金属的刚体形成。
此外，在图1中示出了在规定的剖面上的两个位置设置有载荷转换机构7的例子，但并不限定于此，例如也可以在四个位置或更多的位置设置有载荷转换机构7。本发明的实施方式中的载荷转换机构7在第一转子3的对置凸缘部3b与第二转子4的对置凸缘部4b的圆周方向上等间距地设置于多个部位(优选为三个部位以上)。
这样，载荷转换机构7在第一转子3与第二转子4之间将转矩转换为推力并进行传递。换言之，载荷转换机构7产生与第一转子3的转矩和第二转子4的转矩之差对应的推力，并将该产生的推力在第一转子3与第二转子4之间传递。在图1所示的例子中，从第一转子3向第二转子4传递推力。
如上述那样，关于构成载荷转换机构7的转矩凸轮机构的基本结构、原理等，由于例如像日本专利第4126986号公报、日本特开2010-215079号公报、或日本特开2011-80541号公报等中记载那样是公知的，所以省略更详细的说明。
检测部8被设置于本发明的实施方式中的支承部。在图1所示的例子中，检测部8设置在被固定于基体部11的壳体2。检测部8对与作用于第一推力轴承5的推力、或作用于第二推力轴承6的推力中的至少任一个相关的物理量进行检测。在图1所示的例子中，检测部8对与第二推力轴承6从第二转子4受到的推力相关的物理量进行检测。而且，检测部8具有形变体15与传感器元件16。
形变体15的一部分被固定于壳体2，因从第二转子4受到作用于第二推力轴承6的推力而发生弹性变形。在图1所示的例子中，形变体15由梁部15a与抵接部15b构成。
梁部15a形成为圆环板状。梁部15a在其中心部分具有凸起15c，该凸起15c被固定于后述的载荷限制机构17的形变体固定部17b。在凸起15c的内周面形成有内螺纹部15d，该内螺纹部15d与后述的形成于形变体固定部17b的外螺纹部17e嵌合。而且，如后所述，凸起15c通过螺纹紧固被固定于载荷限制机构17的形变体固定部17b。载荷限制机构17通过后述的主体部17a被固定于壳体2。梁部15a由具有规定的刚度的材料形成以便在如后所述那样对抵接部15b作用推力的情况下形变体15在弹性极限内发生变形。
抵接部15b形成于梁部15a的外周侧。抵接部15b具有与第二推力轴承6的外壳轨道盘6b抵接(具体为紧密接触)的抵接面15e。抵接部15b如上所述，抵接面15e与外壳轨道盘6b紧密接触，相对于此，旋转轴线AL方向上的与抵接面15e相反一侧(图1的左侧)的背面15f与任何部件均不接触而与后述的载荷限制机构17的对置面17c之间设置有间隙GP。另外，抵接部15b的外周部分例如通过花键(未图示)而被嵌入至壳体2的内周部分。因此，形变体15被限制以旋转轴线AL为旋转中心的旋转并且在从第二推力轴承6对抵接部15b作用有推力(从第一转子3朝向第二转子4的推力)的情况下能够实现抵接部15b向旋转轴线AL方向的移动。
上述的梁部15a与抵接部15b形成为一体。而且，形变体15利用梁部15a的一部分(即凸起15c)被固定于壳体2。因此，形变体15能够视为抵接部15b侧的端部(图1的上下方向上的壳体2侧的端部)为自由端、并将梁部15a侧的端部(图1的上下方向上的旋转轴线AL侧的端部)固定的悬臂梁。形变体15通过利用抵接部15b受到从第二转子4作用于第二推力轴承6的推力，来对梁部15a作用有弯曲力矩，梁部15a发生弹性变形。
传感器元件16被安装于形变体15，作为与作用于第二推力轴承6的推力相关的物理量而对形变体15受到上述那样的推力并发生弹性变形时的应变或位移进行检测。具体而言，传感器元件16被安装于形变体15的梁部15a，对梁部15a受到弯曲力矩而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。在图1所示的例子中，作为传感器元件16而使用应变仪，对梁部15a发生弹性变形时的应变进行检测。对于应变仪而言，电阻值根据所产生的应变而变化，输出与该电阻值的变化量成比例的电压(输出电压)。此外，本发明的实施方式中的传感器元件16除了能够使用上述那样的应变仪以外，例如也能够使用压电元件、压力传感器等。
总之，本发明的实施方式中的传感器元件16对形变体15如上述那样受到推力而发生弹性变形时的应变或位移进行检测，将该检测值输出为电信号(例如应变仪的输出电压)。如后所述，从传感器元件16输出的电信号、即传感器元件16的输出信号例如被输入至运算部9，作为由运算部9求出的作用力的输出信号从输出部10输出至外部。或者，从输出部10输出至外部，并输入至设置于外部的运算部9。然后，作为由运算部9求出的作用力的输出信号输出至外部。
在本发明的实施方式的作用力检测装置1中，除了上述的壳体2、第一转子3、第二转子4、第一推力轴承5、第二推力轴承6、载荷转换机构7以及检测部8等主要部件之外，还能够设置载荷限制机构17和预负载机构18。
载荷限制机构17是对作用于检测部8的形变体15的推力进行限制的所谓的限位器，规定作用于检测部8的形变体15的推力的上限。在图1所示的例子中，载荷限制机构17在壳体2的内侧的中空部分，在旋转轴线AL方向上隔着形变体15被配置于第二推力轴承6的相反侧(图1的左侧)。载荷限制机构17由主体部17a与形变体固定部17b构成。
主体部17a形成为厚壁的圆环板状。主体部17a以不能进行向旋转轴线AL方向的移动的方式被固定于壳体2。在主体部17a形成有与形变体15的抵接部15b中的背面15f对置的对置面17c和设置径向轴承14的轴承设置面17d。
对置面17c形成于主体部17a的一个端部(图1的右侧的端部)的外周部分。对于对置面17c而言，在将主体部17a固定于壳体2时，对置面17c的外周端部与形成于壳体2的内周面的卡止面2c抵接。由此，在对置面17c与形变体15的背面15f之间形成有间隙GP。间隙GP设定为规定的间隔以便在形变体15从第二转子4与第二推力轴承6受到推力时，形变体15不会超过弹性极限地发生变形。因此，即便在形变体15受到推力而在旋转轴线AL方向上位移使得形变体15的背面15f与对置面17c抵接的状态、即形变体15在旋转轴线AL方向上以最大限度发生了变形的状态下，形变体15也处于弹性极限内，不会发生塑性变形。
轴承设置面17d形成于主体部17a的内周面。在轴承设置面17d固定有用于支承第二转子4的径向轴承14。例如，在轴承设置面17d压入有径向轴承14的外圈14a。在径向轴承14的内圈14b压入有第二转子4中的圆筒部4a的外周部分。
形变体固定部17b形成于主体部17a的一个端部(图1的右侧的端部)的内周部分。形变体固定部17b形成为从主体部17a的一个端部朝向第二转子4的对置凸缘部4b侧突出的圆筒状。形变体固定部17b与主体部17a形成为一体。在形变体固定部17b的前端(图1的右侧的端部)侧的外周面形成有外螺纹部17e。外螺纹部17e与上述的形成于形变体15的凸起15c的内螺纹部15d嵌合。因此，形变体固定部17b通过外螺纹部17e与形变体15的内螺纹部15d的螺纹紧固作用来固定形变体15。即，形变体15利用梁部15a的一部分(凸起15c)经由载荷限制机构17的形变体固定部17b被固定于壳体2。
此外，载荷限制机构17的主体部17a中的另一个端部(图1的左侧的端部)被盖板17f与卡环17g限制了旋转轴线AL方向的移动。盖板17f形成为与壳体2的内周面的形状对应的圆板状。盖板17f在与载荷限制机构17的主体部17a中的另一个端部抵接的状态下被安装于壳体2。盖板17f的中心部分配合第二转子4的前端(图1的左侧的端部)的外形而开口。因此，盖板17f例如通过卡环17g被固定于壳体2，由此封堵壳体2的开口侧的端部(图1的左侧的端部)，并且防止载荷限制机构17从壳体2脱落。
预负载机构18是对检测部8的形变体15赋予推力作为预负载的机构。作为该情况下的预负载的推力是与从第二转子4经由第二推力轴承6作用于形变体15的推力不同的载荷。预负载机构18由上述的形变体15的凸起15c与载荷限制机构17的形变体固定部17b构成。具体而言，由形成于凸起15c的内螺纹部15d与形成于形变体固定部17b的外螺纹部17e构成。即，预负载机构18由具有上述那样的内螺纹部15d和外螺纹部17e的所谓的进给螺杆机构构成。
因此，通过使形成有外螺纹部17e的形变体固定部17b与主体部17a(即载荷限制机构17)绕旋转轴线AL旋转，能够使形变体15相对于形变体固定部17b的固定位置沿旋转轴线AL方向移动。通过使形变体15相对于形变体固定部17b的固定位置在旋转轴线AL方向上向第二转子4的对置凸缘部4b侧(图1的右侧)移动，能够对形变体15赋予旋转轴线AL方向的推力(预负载)，或者能够增大施加于形变体15的旋转轴线AL方向的推力。相反，通过使形变体15相对于形变体固定部17b的固定位置在旋转轴线AL方向上向载荷限制机构17侧(图1的左侧)移动，能够减少施加于形变体15的旋转轴线AL方向的推力。即，通过预负载机构18能够对作为预负载而施加于形变体15的推力的大小进行调整。
如上所述，通过利用预负载机构18将旋转轴线AL方向的推力作为预负载施加于形变体15，能够使该推力经由形变体15的抵接部15b作用于第二推力轴承6。即，能够使将第二推力轴承6向第二转子4的对置凸缘部4b侧(图1的右侧)按压的按压力作用于第二推力轴承6。因此，能够减小第二推力轴承6在旋转轴线AL方向上的晃动。另外，通过利用预负载机构18对作为预负载而施加于形变体15的推力进行调整，能够如后所述基于检测部8的输出信号来恰当地设定由运算部9执行运算时的初始值或原点。
运算部9例如是以微机为主体而构成的运算装置，被输入上述的检测部8的输出信号。运算部9使用被输入的输出信号以及预先存储的数据、计算式等来进行运算。而且，运算部9将其运算结果输出为与作用于旋转体的作用力对应的输出信号。具体而言，运算部9基于与由检测部8检测的作用于第一推力轴承5的推力或作用于第二推力轴承6的推力中的至少任一个相关的物理量来求出作用于与第一转子3连结的旋转体的作用力。在图1所示的例子中，运算部9基于从检测部8输入的传感器元件16的输出信号、即应变仪的输出电压来计算作用于旋转轴13的转矩。而且，输出与计算出的转矩的值对应的输出信号(例如电压等电信号)。
例如，在运算部9存储有图3所示那样的运算映射。图3所示的运算映射是决定了与应变仪的输出电压对应的旋转轴13的转矩的线图。或者，运算部9中存储有在图3的运算映射中用直线f0表示那样的运算式(在图3所示的例子中为一次方程式)。而且，运算部9使用图3所示那样的运算映射或运算式来对作用于旋转轴13的转矩进行计算。
另外，如上所述，在本发明的实施方式的作用力检测装置1中，通过利用预负载机构18对施加于检测部8的形变体15的推力进行调整，能够设定由运算部9执行运算时的初始值或原点。因此，例如能够将检测部8的输出信号(应变仪的输出电压)的初始值调整为与在上述图3的运算映射中由点O所示那样的原点一致。因此，能够高精度地检测旋转体的作用力(在图1所示的例子中为旋转轴13的转矩)。
输出部10设置于本发明的实施方式中的支承部。输出部10将与由检测部8检测的推力相关的物理量所对应的输出信号输出至运算部9，或者将与由运算部9求出的旋转体的作用力对应的输出信号输出至外部。在图1所示的例子中，输出部10与上述的检测部8以及运算部9一同设置于壳体2，将与由运算部9计算出的旋转轴13的转矩对应的输出信号输出至外部。具体而言，输出部10是将输出端子、输出线缆或导线的端部等固定于壳体2的部分。输出部10例如经由线缆、导线等与设置于本发明的实施方式中的作用力检测装置1的外部的旋转轴13的控制设备(未图示)电连接为能够输送运算部9的输出信号。检测部8与运算部9之间经由线缆、导线等电连接为能够由运算部9接受从检测部8输出的输出信号。另外，运算部9与输出部10之间经由线缆、导线等电连接为能够由输出部10接受从运算部9输出的输出信号。
如上述的专利文献1、专利文献2所记载的现有技术那样，在通过无线通信取得传感器元件的输出信号的情况下，由于例如使用电波、红外线等无线介质，所以容易受到噪声的影响，需要针对于此的对策。另外，必须确保用于使无线介质的发射器与接收器动作的电源。另外，虽然也能够代替无线通信而使用集电环，但在该情况下，不可避免地会产生电极部分的磨损、摩擦损失。相对于此，在本发明的实施方式的作用力检测装置1中，不使用上述那样的无线通信、集电环就能够容易且恰当地将由检测部8检测出的输出信号或由运算部9计算出的输出信号输出至外部。
另外，在上述的专利文献3所记载的现有技术中，由于使用所谓的六分力计，所以装置相对高价。另外，由于专利文献3所记载的现有技术对一端被固定的感受体的因扭曲引起的微小的相对位移或应变进行检测，所以受到应变仪的性能上的制约。因此，不容易确保高的检测精度。另外，如上所述，感受体成为在轮体与轮毂单元之间传递动力的强度部件。因此，感受体被要求一定以上的强度与刚度。相对于此，在本发明的实施方式的作用力检测装置1中，产生应变的形变体15(后述的第一形变体31和第二形变体33也同样)构成为作为上述那样的所谓悬臂梁而发生变形的部件，不是传递动力的强度部件。因此，形变体15能够以相对低的刚度构成，在弹性极限内能够产生相对大的应变。并且，在本发明的实施方式的作用力检测装置1中，通过设置上述那样的载荷限制机构17(后述的第一载荷限制机构25和第二载荷限制机构26也同样)，能够将形变体15(以及后述的第一形变体31和第二形变体33)在设计上的强度与刚度抑制得低。从而，能够设计容易发生变形的形变体15(以及后述的第一形变体31和第二形变体33)。因此，能够将由传感器元件16(以及后述的第一传感器元件32和第二传感器元件34)检测的应变的检测范围取得较宽，其结果是，能够提高作用于旋转轴13(以及后述的轮胎23)的转矩和推力的检测精度。
此外，本发明的实施方式中的运算部9也可以如图4所示那样设置于该作用力检测装置1的外部。例如，可以在设置于作用力检测装置1的外部的旋转轴13的控制设备(未图示)安装运算部9。或者，可以使设置于作用力检测装置1的外部的旋转轴13的控制设备、运算装置中的运算功能作为本发明的实施方式中的运算部9发挥功能。该情况下，检测部8与输出部10之间经由线缆、导线等电连接为能够由输出部10接受从检测部8输出的输出信号。同时，输出部10与运算部9之间经由线缆、导线等电连接为能够由外部的运算部9接受从输出部10输出的输出信号(即从检测部8输出的输出信号)。
图5、图6中表示了本发明的实施方式中的作用力检测装置1的其他构成例。其中，在图5、图6所示的作用力检测装置1中，针对结构、功能与上述的图1所示的作用力检测装置1同样的零件或部件标注了与图1相同的附图标记。
图5所示的作用力检测装置1在第一转子3以及第一推力轴承5侧设置有检测部8。即，在上述的图1所示的例子中，检测部8设置于旋转轴线AL方向上的第二转子4以及第二推力轴承6侧(图1的左侧)，相对于此，在该图5所示的例子中，检测部8设置于旋转轴线AL方向上的第一转子3以及第一推力轴承5侧(图5的右侧)。与上述图1所示的例子同样，在第一转子3以成为一体地进行旋转的方式紧固有旋转轴13。
因此，在该图5所示的例子中，作用力检测装置1利用设置于第一转子3侧的检测部8对在第一转子3与第二转子4之间由载荷转换机构7从转矩转换的推力的反作用力进行检测。而且，基于检测部8的形变体15受到该推力的反作用力而发生弹性变形时产生的应变来对作用于旋转轴13的转矩进行检测。即便在如该图5所示的作用力检测装置1那样利用设置于第一转子3侧的检测部8对与推力的反作用力相关的物理量进行检测的情况下，也能够与上述的图1所示的作用力检测装置1同样，容易且高精度地检测作用于旋转轴13的转矩。此外，在图5中，与上述的图4所示的例子同样，表示了运算部9被设置于作用力检测装置1的外部的例子。
图6所示的作用力检测装置1如图7所示，被设置于车辆20的车轮21与车身(例如车辆20的悬架)22之间，检测作用于车轮21的作用力。车轮21由轮胎23和安装轮胎23的轮体24构成。因此，图6、图7所示的作用力检测装置1对作用于车辆20的轮胎23的转矩和横向力进行检测。另外，图6所示的作用力检测装置1作为主要构成要素而具备壳体2、第一转子3、第二转子4、第一推力轴承5、第二推力轴承6、载荷转换机构7、检测部8、运算部9、输出部10、预负载机构18、第一载荷限制机构25以及第二载荷限制机构26。其中，在图6中，与上述的图4所示的例子同样，表示了运算部9被设置于作用力检测装置1的外部的例子。另外，在图7中，省略了制动装置、悬架装置等。
在图6所示的例子中，在壳体2，在一个端部(图6的左侧的端部)形成有固定用的凸缘2a。在凸缘2a形成有多个主体固定用的螺栓孔(未图示)，凸缘2a与车辆20的车身22通过主体固定用的螺栓27被螺栓紧固。因此，壳体2以无法旋转的方式被固定于车身(固定体)22。
在第一转子3以成为一体地进行旋转的方式紧固有车轮21的轮体24。具体而言，在第一转子3的一个端部(图6的右侧的端部)安装有凸缘28。例如，在第一转子3的圆筒部3a的内周面以及凸缘28的凸起28a的外周面形成有锯齿，在第一转子3的圆筒部3a压入有凸缘28的凸起28a。在凸起28a的前端(图6的左侧的端部)形成有螺纹孔28b。通过从第一转子3的另一个端部(图6的左侧的端部)向该螺纹孔28b拧入螺栓29，由此第一转子3与凸缘28被紧固成一体。即，螺栓29通过螺纹紧固被固定于凸缘28的凸起28a，由此防止凸缘28从第一转子3脱落。
在凸缘28，在与形成于轮体24的轮体固定用的螺栓孔对应的位置安装有轮体固定用的多个螺栓30，凸缘28与轮体24被螺栓紧固。因此，第一转子3与轮体24相互成为一体地进行旋转。此外，在第二转子4以成为一体地进行旋转的方式紧固有车辆20的驱动轴(未图示)。
该图6所示的作用力检测装置1在第一转子3以及第一推力轴承5侧与第二转子4以及第二推力轴承6侧双方设置有检测部8。而且，检测部8对与作用于第一推力轴承5的推力相关的物理量和与作用于第二推力轴承6的推力相关的物理量进行检测。
在图6所示的例子中，检测部8被设置在固定于车身22的壳体2。检测部8具有设置于第一转子3侧的第一形变体31以及第一传感器元件32、和设置于第二转子4侧的第二形变体33以及第二传感器元件34。而且，检测部8对与第一推力轴承5从第一转子3受到的推力相关的物理量和与第二推力轴承6从第二转子4受到的推力相关的物理量进行检测。
第一形变体31的一部分固定于壳体2，因受到从第一转子3作用于第一推力轴承5的推力(或推力的反作用力)而发生弹性变形。在图6所示的例子中，第一形变体31由梁部31a和抵接部31b构成。
梁部31a形成为圆环板状。梁部31a在其外周部分具有固定于壳体2的凸起31c。凸起31c例如通过螺纹紧固、压入而被固定于壳体2的内周部分。即，第一形变体31利用梁部31a的一部分(凸起31c)被固定于壳体2。梁部31a由具有规定的刚度的材料形成以便当如后述那样对抵接部31b作用推力的情况下第一形变体31在弹性极限内发生变形。
抵接部31b形成于梁部31a的内周侧。抵接部31b具有与第一推力轴承5的外壳轨道盘5b抵接(具体为紧密接触)的抵接面31e。抵接部31b如上所述，抵接面31e与外壳轨道盘6b紧密接触，相对于此，旋转轴线AL方向上的与抵接面31e相反一侧(图6的右侧)的背面31f与任何部件均不接触而与后述的第一载荷限制机构25的对置面25c之间设置有间隙GP1。另外，抵接部31b的内周部分例如通过花键(未图示)而被嵌入至第一转子3中的圆筒部3a的外周部分。因此，第一形变体31被限制以旋转轴线AL为旋转中心的旋转并且在从第一推力轴承5对抵接部31b作用有推力(从第一转子3朝向第二转子4的推力的反作用力)的情况下能够实现抵接部31b向旋转轴线AL方向的移动。
上述的梁部31a与抵接部31b形成为一体。而且，第一形变体31通过梁部31a的一部分(即凸起31c)被固定于壳体2。因此，第一形变体31能够视为抵接部31b侧的端部(图6的上下方向上的旋转轴线AL侧的端部)为自由端、且将梁部31a侧的端部(图6的上下方向上的壳体2侧的端部)固定的悬臂梁。第一形变体31通过利用抵接部31b受到从第一转子3作用于第一推力轴承5的推力(或推力的反作用力)，来对梁部31a作用弯曲力矩，梁部31a发生弹性变形。
第一传感器元件32被安装于第一形变体31，作为与作用于第一推力轴承5的推力相关的物理量而对第一形变体31受到上述那样的推力而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。具体而言，第一传感器元件32安装于第一形变体31的梁部31a，对梁部31a受到弯曲力矩而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。在图6所示的例子中，作为第一传感器元件32而使用应变仪，对梁部31a发生弹性变形时的应变进行检测。对于应变仪而言，电阻值根据所产生的应变而变化，输出与该电阻值的变化量成比例的电压(输出电压)。此外，本发明的实施方式中的第一传感器元件32除了上述那样的应变仪以外，例如也能够使用压电元件、压力传感器等。
第二形变体33的一部分被固定于壳体2，因受到从第二转子4作用于第二推力轴承6的推力而发生弹性变形。在图6所示的例子中，第二形变体33由梁部33a与抵接部33b构成。
梁部33a形成为圆环板状。梁部33a在其外周部分具有被固定于后述的第二载荷限制机构26的形变体固定部26b的凸起33c。在凸起33c的外周面形成有与后述的形成于形变体固定部26b的内螺纹部26e嵌合的外螺纹部33d。而且，如后所述，凸起33c通过螺纹紧固被固定于第二载荷限制机构26的形变体固定部26b。第二载荷限制机构26利用后述的主体部26a被固定于壳体2。梁部33a由具有规定的刚度的材料形成以便当如后述那样对抵接部33b作用推力的情况下第二形变体33在弹性极限内发生变形。
抵接部33b形成于梁部33a的内周侧。抵接部33b具有与第二推力轴承6的外壳轨道盘6b抵接(具体为紧密接触)的抵接面33e。抵接部33b如上所述，抵接面33e与外壳轨道盘6b紧密接触，相对于此，旋转轴线AL方向上的与抵接面33e相反一侧(图6的左侧)的背面33f与任何部件均不接触而与后述的第二载荷限制机构26的对置面26c之间设置有间隙GP2。另外，抵接部33b的内周部分例如通过花键(未图示)而被嵌入至第二转子4中的圆筒部4a的外周部分。因此，第二形变体33被限制以旋转轴线AL为旋转中心的旋转并且在从第二推力轴承6对抵接部33b作用有推力(从第一转子3朝向第二转子4的推力)的情况下能够实现抵接部33b向旋转轴线AL方向的移动。
上述的梁部33a与抵接部33b形成为一体。而且，第二形变体33利用梁部33a的一部分(即凸起33c)被固定于壳体2。因此，第二形变体33能够视为抵接部33b侧的端部(图6的上下方向上的旋转轴线AL侧的端部)为自由端、且将梁部33a侧的端部(图6的上下方向上的壳体2侧的端部)固定的悬臂梁。第二形变体33通过利用抵接部33b受到从第二转子4作用于第二推力轴承6的推力，来对梁部33a作用弯曲力矩，梁部33a发生弹性变形。
第二传感器元件34被安装于第二形变体33，作为与作用于第二推力轴承6的推力相关的物理量而对第二形变体33受到上述那样的推力并发生弹性变形时的应变或位移进行检测。具体而言，第二传感器元件34被安装于第二形变体33的梁部33a，对梁部33a受到弯曲力矩而发生弹性变形时的应变或位移进行检测。在图6所示的例子中，作为第二传感器元件34而使用应变仪，对梁部33a发生弹性变形时的应变进行检测。对于应变仪而言，电阻值根据所产生的应变发生变化，输出与该电阻值的变化量成比例的电压(输出电压)。此外，本发明的实施方式中的第二传感器元件34除了上述那样的应变仪以外，例如也能够使用压电元件、压力传感器等。
第一载荷限制机构25是对作用于检测部8的第一形变体31的推力进行限制的所谓的限位器，规定作用于检测部8的第一形变体31的推力的上限。在图6所示的例子中，第一载荷限制机构25在壳体2的内侧的中空部分，在旋转轴线AL方向上隔着第一形变体31被配置于第一推力轴承5的相反侧(图1的右侧)。第一载荷限制机构25由主体部25a与形变体固定部25b构成。
主体部25a形成为厚壁的圆环板状。主体部25a以不能进行向旋转轴线AL方向的移动的方式被固定于壳体2。在主体部25a形成有与第一形变体31的抵接部31b中的背面31f对置的对置面25c、和设置径向轴承14的轴承设置面25d。
对置面25c形成于主体部25a的一个端部(图1的左侧的端部)的外周部分。对置面25c在主体部25a与第一形变体31固定于壳体2的状态下与第一形变体31的背面31f对置。在该状态下，在对置面25c与背面31f之间形成有间隙GP1。间隙GP1被设定为规定的间隔，以便在第一形变体31从第一转子3与第一推力轴承5受到推力时第一形变体31不会超过弹性极限地发生变形。因此，即便在第一形变体31受到推力而在旋转轴线AL方向上位移使得第一形变体31的背面31f与对置面25c抵接的状态、即第一形变体31在旋转轴线AL方向上最大限度发生了变形的状态下，第一形变体31也处于弹性极限内，不会发生塑性变形。
轴承设置面25d形成于主体部25a的内周面。在轴承设置面25d固定有用于支承第一转子3的径向轴承12。例如，在轴承设置面25d压入有径向轴承12的外圈12a。在径向轴承12的内圈12b压入有第一转子3中的圆筒部3a的外周部分。
形变体固定部25b形成于主体部25a的一个端部(图1的左侧的端部)的外周部分。形变体固定部25b形成为从主体部25a的一个端部朝向第一转子3的对置凸缘部3b侧突出的圆筒状。形变体固定部25b与主体部25a形成为一体。
第二载荷限制机构26是对作用于检测部8的第二形变体33的推力进行限制的所谓的限位器，规定作用于第二形变体33的推力的上限。在图6所示的例子中，第二载荷限制机构26在壳体2的内侧的中空部分，在旋转轴线AL方向上隔着第二形变体33配置于第二推力轴承6的相反侧(图6的左侧)。第二载荷限制机构26由主体部26a与形变体固定部26b构成。
主体部26a形成为厚壁的圆环板状。主体部26a以不能进行向旋转轴线AL方向的移动的方式被固定于壳体2。在主体部26a形成有与第二形变体33的抵接部33b中的背面33f对置的对置面26c、和设置径向轴承14的轴承设置面26d。
对置面26c形成于主体部26a的一个端部(图6的右侧的端部)的内周部分。对置面26c在主体部26a与第二形变体33固定于壳体2的状态下与第二形变体33的背面33f对置。在该状态下，在对置面26c与背面33f之间形成有间隙GP2。间隙GP1被设定为规定的间隔，以便在第二形变体33从第二转子4与第二推力轴承6受到推力时第二形变体33不会超过弹性极限地发生变形。因此，即便在第二形变体33受到推力而在旋转轴线AL方向上位移使得第二形变体33的背面33f与对置面26c抵接的状态、即第二形变体33在旋转轴线AL方向上最大限度发生变形的状态下，第二形变体33也位于弹性极限内，不会发生塑性变形。
轴承设置面26d形成于主体部26a的内周面。在轴承设置面26d固定有用于支承第二转子4的径向轴承14。例如，在轴承设置面26d压入有径向轴承14的外圈14a。在径向轴承14的内圈14b压入有第二转子4中的圆筒部4a的外周部分。
形变体固定部26b形成于主体部26a的一个端部(图6的右侧的端部)的外周部分。形变体固定部26b形成为从主体部26a的一个端部朝向第二转子4的对置凸缘部4b侧突出的圆筒状。形变体固定部26b与主体部26a形成为一体。在形变体固定部26b的前端(图6的右侧的端部)侧的内周面形成有内螺纹部26e。内螺纹部26e与上述的形成于第二形变体33的凸起33c的外螺纹部33d嵌合。因此，形变体固定部26b通过内螺纹部26e与第二形变体33的外螺纹部33d的螺纹紧固作用来固定第二形变体33。即，第二形变体33利用梁部33a的一部分(凸起33c)借助第二载荷限制机构26的形变体固定部26b被固定于壳体2。
其中，第二载荷限制机构26的主体部26a中的另一个端部(图6的左侧的端部)被固定环26f限制了旋转轴线AL方向的移动。固定环26f形成为圆筒状，在该圆筒部分的一个端部(图6的右侧的端部)的外周面形成有与在壳体2的内周面形成的内螺纹(未图示)嵌合的外螺纹(未图示)。在固定环26f的另一个端部(图6的左侧的端部)形成有与壳体2卡合的凸缘26g。因此，固定环26f通过螺纹紧固被固定于壳体2，由此能够防止第二载荷限制机构26从壳体2脱落。
其中，在该图6所示的例子中，预负载机构18是对检测部8的第二形变体33赋予推力作为预负载的机构。作为该情况下的预负载的推力是与从第二转子4经由第二推力轴承6作用于第二形变体33的推力不同的载荷。在图6所示的例子中，预负载机构18由上述的第二形变体33的凸起33c和第二载荷限制机构26的形变体固定部26b构成。具体而言，由形成于凸起33c的外螺纹部33d和形成于形变体固定部26b的内螺纹部26e构成。即，预负载机构18由具有上述那样的内螺纹部26e和外螺纹部33d的所谓的进给螺杆机构构成。
因此，通过使形成有内螺纹部26e的形变体固定部26b与主体部26a(即第二载荷限制机构26)绕旋转轴线AL旋转，能够使第二形变体33相对于形变体固定部26b的固定位置在旋转轴线AL方向上移动。通过使第二形变体33相对于形变体固定部26b的固定位置在旋转轴线AL方向上向第二转子4的对置凸缘部4b侧(图6的右侧)移动，能够对第二形变体33施加旋转轴线AL方向的推力(预负载)，或者能够增大施加于第二形变体33的旋转轴线AL方向的推力。相反，通过使第二形变体33相对于形变体固定部26b的固定位置在旋转轴线AL方向上向第二载荷限制机构26侧(图6的左侧)移动，能够减少施加于第二形变体33的旋转轴线AL方向的推力。即，通过预负载机构18能够对作为预负载而施加于第二形变体33的推力的大小进行调整。
如上所述，通过由预负载机构18将旋转轴线AL方向的推力作为预负载施加于第二形变体33，能够使该推力经由第二形变体33的抵接部33b作用于第二推力轴承6。即，能够使将第二推力轴承6向第二转子4的对置凸缘部4b侧(图6的右侧)按压的按压力作用于第二推力轴承6。因此，能够减小第二推力轴承6的旋转轴线AL方向上的晃动。另外，通过利用预负载机构18对作为预负载而施加于第二形变体33的推力进行调整，能够基于检测部8的输出信号来恰当地设定由运算部9执行运算时的初始值或原点。
在该图6所示的作用力检测装置1中，运算部9中例如存储有图8所示那样的运算映射。图8所示的运算映射是用于基于应变仪的输出电压来求出轮胎23的横向力与转矩的线图。或者，运算部9中存储有在图8的运算映射中用直线f1与直线f2表示那样的运算式。而且，在图6所示的作用力检测装置1中，运算部9使用图8所示那样的运算映射或运算式来对作用于轮胎23的横向力与转矩进行计算。
例如，若在图8所示的运算映射的直线f1中设第一传感器元件32的输出电压为F1、在图8所示的运算映射的直线f2中设第二传感器元件34的输出电压为F2、而且将图8所示的运算映射的点P、即直线f1与直线f2的原点的值设为Fk，则作用于轮胎23的横向力Fl基于如下运算式计算。
Fl＝F2-F1 ·····(1)
另外，作用于轮胎23的转矩Ft基于如下运算式计算。
Ft＝(F2-Fk)+(F1-Fk)
即，
Ft＝F2+F1 ·····(2)
另外，该图6所示的作用力检测装置1如上所述，通过利用预负载机构18对施加于检测部8的第二形变体33的推力进行调整，能够设定由运算部9执行运算时的初始值或原点。因此，例如能够将检测部8的输出信号(应变仪的输出电压)的初始值调整为与在上述的图8的运算映射中由点P所示那样的原点一致。因此，能够高精度地检测轮胎23的作用力(在图6、图8所示的例子中为轮胎23的横向力与转矩)。
另外，在该图6所示的作用力检测装置1中，在第一转子3侧与第二转子4侧双方设置有检测部8(即第一形变体31以及第一传感器元件32和第二形变体33以及第二传感器元件34)。而且，基于这些第一传感器元件32与第二传感器元件34双方的检测值来求出作用于轮胎23的转矩与横向力。从上述图8所示的例子可知，在实际作用于轮胎23的横向力为0的情况下，根据上述(1)式，“F1＝F2”，根据上述的(2)式，该情况下的轮胎23的转矩为“F1×2”或“F2×2”。因此，能够使第一传感器元件32与第二传感器元件34之间具有冗余性。即，即便在第一传感器元件32或第二传感器元件34中的任一方产生了故障的情况下，也能够检测轮胎23的转矩。因此，能够提高作用力检测装置1的可靠性。
此外，在本发明的实施方式中，可以如图7所示，将上述的图1、图4、图5所示那样的作用力检测装置1设置于车辆20的车身22与车轮21的轮体24之间。即，本发明的实施方式中的作用力检测装置1也能够构成为将仅在第一转子3侧或第二转子4侧中的任一侧设置了检测部8(形变体15与传感器元件16)的作用力检测装置1搭载于车辆20，对作用于轮胎23的转矩进行检测。

Claims (9)

1.一种旋转体的作用力检测装置，设置于规定的旋转体与将所述旋转体支承为旋转自如的规定的固定体之间，对作用于所述旋转体的作用力进行检测，所述旋转体的作用力检测装置的特征在于，具备：
第一转子，与所述旋转体连结，并与所述旋转体成为一体地进行旋转；
第二转子，在与所述旋转体以及所述第一转子相同的旋转轴线上与所述第一转子对置，并被配置为能够与所述第一转子相对旋转；
支承部，将所述第一转子以及所述第二转子分别支承为旋转自如，并且被固定于所述固定体；
第一推力轴承，在所述第一转子与所述支承部之间受到作用于所述第一转子的所述旋转轴线方向的推力而支承所述第一转子；
第二推力轴承，在所述第二转子与所述支承部之间受到作用于所述第二转子的所述旋转轴线方向的推力而支承所述第二转子；
载荷转换机构，配置于所述第一转子与所述第二转子之间，与所述第一转子以及所述第二转子成为一体地进行旋转而在所述第一转子与所述第二转子之间传递转矩，并且将所述转矩的一部分转换为所述推力而在所述第一转子与所述第二转子之间传递所述推力；
检测部，具有形变体和传感器元件，所述形变体的一部分被固定于所述支承部，且因受到作用于所述第一推力轴承的所述推力或作用于所述第二推力轴承的所述推力中的至少任一个所述推力而发生变形，所述传感器元件被安装于所述形变体，对与所述形变体发生所述变形时的所述推力相关的物理量进行检测；
运算部，基于由所述检测部检测出的所述物理量来求出作用于所述旋转体的所述作用力；以及
输出部，设置于所述支承部，将与由所述检测部检测的所述物理量对应的输出信号输出至所述运算部，或者将与由所述运算部求出的所述作用力对应的输出信号输出至外部。
2.根据权利要求1所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述形变体因受到从所述第二转子作用于所述第二推力轴承的所述推力而发生弹性变形，
所述传感器元件对所述形变体发生所述弹性变形时的应变或位移进行检测，
所述第二推力轴承具有与所述第二转子成为一体地进行旋转的轴轨道盘和与所述形变体抵接的外壳轨道盘，
所述传感器元件与所述运算部以及所述输出部电连接，
所述运算部基于由所述传感器元件检测出的所述应变或所述位移来求出作用于所述旋转体的转矩。
3.根据权利要求1所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述形变体具有：第一形变体，一部分被固定于所述支承部，且因受到从所述第一转子作用于所述第一推力轴承的所述推力而发生弹性变形；和第二形变体，一部分被固定于所述支承部，且因受到从所述第二转子作用于所述第二推力轴承的所述推力而发生弹性变形，
所述传感器元件具有：第一传感器元件，安装于所述第一形变体，对所述第一形变体发生所述弹性变形时的应变或位移进行检测；和第二传感器元件，安装于所述第二形变体，对所述第二形变体发生所述弹性变形时的应变或位移进行检测，
所述第一推力轴承具有：第一轴轨道盘，与所述第一转子成为一体地进行旋转；和第一外壳轨道盘，与所述第一形变体抵接，
所述第二推力轴承具有：第二轴轨道盘，与所述第二转子成为一体地进行旋转；和第二外壳轨道盘，与所述第二形变体抵接，
所述第一传感器元件以及所述第二传感器元件分别与所述运算部以及所述输出部电连接，
所述运算部基于由所述第一传感器元件以及所述第二传感器元件检测出的所述应变或所述位移来求出作用于所述旋转体的转矩以及所述推力的至少任一个。
4.根据权利要求2所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述旋转体的作用力检测装置还具备载荷限制机构，该载荷限制机构规定作用于所述形变体的所述推力的上限。
5.根据权利要求3所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，还具备：
第一载荷限制机构，规定作用于所述第一形变体的所述推力的上限；以及
第二载荷限制机构，规定作用于所述第二形变体的所述推力的上限。
6.根据权利要求2或4所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述旋转体的作用力检测装置还具备预负载机构，该预负载机构预先对所述形变体赋予所述推力。
7.根据权利要求3或5所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述旋转体的作用力检测装置还具备预负载机构，该预负载机构预先对所述第二形变体赋予所述推力。
8.根据权利要求2、4、6中任一项所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述第一转子与车辆的安装了轮胎的轮体连结，
所述支承部被固定于所述车辆的车身，
所述运算部基于由所述传感器元件检测出的所述应变或所述位移来求出作用于所述轮胎的转矩。
9.根据权利要求3、5、7中任一项所述的旋转体的作用力检测装置，其特征在于，
所述第一转子与车辆的安装了轮胎的轮体连结，
所述支承部被固定于所述车辆的车身，
所述运算部基于由所述第一传感器元件以及所述第二传感器元件检测出的所述应变或所述位移来求出作用于所述轮胎的转矩以及横向力中的至少任一个。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI783587B (zh) * 2021-07-22 2022-11-11 姚立和 動力輸出扭力感知機構
US11513028B2 (en) * 2018-10-16 2022-11-29 Airbus Helicopters Apparatus for sensing an elastic deformation of a hollow element

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11820168B2 (en) * 2020-09-28 2023-11-21 Aktiebolaget Skf Wheel hub assembly with internal load sensors

Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089216A (en) * 1976-06-14 1978-05-16 Ex-Cell-O Corporation Load measurement device
US4584884A (en) * 1985-03-22 1986-04-29 Lesko Gerald J Torque sensor
CN1112199A (zh) * 1993-11-24 1995-11-22 株式会社丰田自动织机制作所 旋转斜盘式压缩机
CN2215115Y (zh) * 1994-08-30 1995-12-13 李国林 旋转轴三参数复合传感器
CN1114413A (zh) * 1994-07-01 1996-01-03 西安石油学院 一种扭矩测量装置
JPH0874844A (ja) * 1994-08-31 1996-03-19 Ntn Corp 車軸用軸受装置の予圧測定方法及び装置
CN1346755A (zh) * 2000-10-10 2002-05-01 本田技研工业株式会社 踏力检测装置
CN1529141A (zh) * 2003-09-27 2004-09-15 北京迪威尔石油天然气技术开发有限公 扭矩、载荷传感器
CN101403375A (zh) * 2007-10-03 2009-04-08 株式会社丰田自动织机 可变容量式旋转斜盘压缩机
CN101675272A (zh) * 2007-01-19 2010-03-17 因芬尼查克有限责任公司 双变速器传动装置
JP2010215079A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
CN101945797A (zh) * 2008-02-12 2011-01-12 株式会社捷太格特 车辆用操舵装置
US20110214516A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-08 Masahiro Kuroki Torque detection device for power steering
JP2012149939A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Sinfonia Technology Co Ltd トルクセンサ及びこれを備えた駆動装置
CN103759871A (zh) * 2014-01-02 2014-04-30 上海大学 一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置
US20140136124A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Jtekt Corporation Transmission torque estimation unit
CN104015562A (zh) * 2013-03-01 2014-09-03 富士重工业株式会社 车轮作用力检测装置
CN104568284A (zh) * 2014-11-10 2015-04-29 徐建 可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置
CN104903690A (zh) * 2013-01-10 2015-09-09 Ntn株式会社 磁载荷传感器及电动制动装置
DE102014212684A1 (de) * 2014-07-01 2016-01-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensortretlager

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62263434A (ja) * 1986-05-09 1987-11-16 Yamato Scale Co Ltd 実車測定装置
DE4411605A1 (de) * 1994-04-02 1995-10-05 Schaeffler Waelzlager Kg Planetengetriebe mit Schnappsicherung gegen axiales Verschieben von Lagerringen
JPH101085A (ja) * 1996-06-14 1998-01-06 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 電動自転車用トルク検出装置
KR100445049B1 (ko) * 2000-04-10 2004-08-21 팀켄 컴퍼니 하중 탐지용 센서를 구비한 베어링 조립체
JP4779246B2 (ja) 2001-06-28 2011-09-28 トヨタ自動車株式会社 タイヤ作用力検出装置
JP4126986B2 (ja) 2002-07-31 2008-07-30 株式会社ジェイテクト クラッチ装置
US7140994B2 (en) * 2004-06-18 2006-11-28 Paccar Inc Gearbox torsional load sensor
JP2006258711A (ja) * 2005-03-18 2006-09-28 Ntn Corp センサ付車輪用軸受
US20070039401A1 (en) * 2005-08-05 2007-02-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Torque detection apparatus and acting force detection apparatus
US8167497B2 (en) * 2005-08-08 2012-05-01 Ntn Corporation Sensor-equipped bearing for wheel
WO2007023785A1 (ja) * 2005-08-22 2007-03-01 Ntn Corporation センサ付車輪用軸受
JP5004535B2 (ja) * 2005-08-25 2012-08-22 Ｎｔｎ株式会社 空気サイクル冷凍冷却用タービンユニット
JP5089041B2 (ja) * 2005-12-08 2012-12-05 Ｎｔｎ株式会社 センサ付車輪用軸受
JP2007292158A (ja) * 2006-04-24 2007-11-08 Ntn Corp センサ付車輪用軸受
JP5052084B2 (ja) * 2006-09-19 2012-10-17 Ｎｔｎ株式会社 インホイール型モータ内蔵センサ付きアクスルユニット
JP5147254B2 (ja) * 2007-02-08 2013-02-20 Ｎｔｎ株式会社 センサ付車輪用軸受
WO2008133353A1 (ja) * 2007-04-25 2008-11-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha タイヤ作用力検出装置
JP5019988B2 (ja) * 2007-07-31 2012-09-05 Ｎｔｎ株式会社 センサ付車輪用軸受
US8434947B2 (en) * 2007-07-31 2013-05-07 Ntn Corporation Sensor-equipped bearing for wheel
FR2927996B1 (fr) * 2008-02-22 2011-09-02 Roulements Soc Nouvelle Systeme de mesure des deformations par mise en compression elastique d'une jauge
WO2010139350A1 (en) * 2009-06-05 2010-12-09 Skf Bv Load-measuring bearing unit
JP5182264B2 (ja) 2009-10-07 2013-04-17 トヨタ自動車株式会社 流体伝達装置
WO2013047346A1 (ja) * 2011-09-29 2013-04-04 Ntn株式会社 センサ付車輪用軸受装置
EP2841902B1 (en) * 2012-04-24 2019-08-14 Aktiebolaget SKF Acoustic emission measurements of a bearing aseembly
JP5820842B2 (ja) * 2013-05-08 2015-11-24 富士重工業株式会社 車輪反力検出装置
JP6692691B2 (ja) 2016-05-20 2020-05-13 株式会社共和電業 計測装置
JP2018080453A (ja) 2016-11-14 2018-05-24 Ｊｆｅスチール株式会社 配管内堆積物清掃装置および配管内堆積物清掃方法

Patent Citations (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4089216A (en) * 1976-06-14 1978-05-16 Ex-Cell-O Corporation Load measurement device
US4584884A (en) * 1985-03-22 1986-04-29 Lesko Gerald J Torque sensor
CN1112199A (zh) * 1993-11-24 1995-11-22 株式会社丰田自动织机制作所 旋转斜盘式压缩机
CN1114413A (zh) * 1994-07-01 1996-01-03 西安石油学院 一种扭矩测量装置
CN2215115Y (zh) * 1994-08-30 1995-12-13 李国林 旋转轴三参数复合传感器
JPH0874844A (ja) * 1994-08-31 1996-03-19 Ntn Corp 車軸用軸受装置の予圧測定方法及び装置
CN1346755A (zh) * 2000-10-10 2002-05-01 本田技研工业株式会社 踏力检测装置
CN1529141A (zh) * 2003-09-27 2004-09-15 北京迪威尔石油天然气技术开发有限公 扭矩、载荷传感器
CN101675272A (zh) * 2007-01-19 2010-03-17 因芬尼查克有限责任公司 双变速器传动装置
CN101403375A (zh) * 2007-10-03 2009-04-08 株式会社丰田自动织机 可变容量式旋转斜盘压缩机
CN101945797A (zh) * 2008-02-12 2011-01-12 株式会社捷太格特 车辆用操舵装置
JP2010215079A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
US20110214516A1 (en) * 2010-03-08 2011-09-08 Masahiro Kuroki Torque detection device for power steering
JP2012149939A (ja) * 2011-01-18 2012-08-09 Sinfonia Technology Co Ltd トルクセンサ及びこれを備えた駆動装置
US20140136124A1 (en) * 2012-11-09 2014-05-15 Jtekt Corporation Transmission torque estimation unit
CN104903690A (zh) * 2013-01-10 2015-09-09 Ntn株式会社 磁载荷传感器及电动制动装置
CN104015562A (zh) * 2013-03-01 2014-09-03 富士重工业株式会社 车轮作用力检测装置
CN103759871A (zh) * 2014-01-02 2014-04-30 上海大学 一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置
DE102014212684A1 (de) * 2014-07-01 2016-01-07 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Sensortretlager
CN104568284A (zh) * 2014-11-10 2015-04-29 徐建 可动态测量旋转力矩的转轴系统及其方法和装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
BALDUCCHI F , MIHAÏ ARGHIR, GAUTHIER R , ET AL.: "Experimental Analysis of the Start-Up Torque of a Mildly Loaded Foil Thrust Bearingn1", 《JOURNAL OF TRIBOLOGY》 *
王平、沈晓阳 等: "双螺杆磨浆机螺杆扭矩和轴向推力的测量与研究", 《天津科技大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11513028B2 (en) * 2018-10-16 2022-11-29 Airbus Helicopters Apparatus for sensing an elastic deformation of a hollow element
TWI783587B (zh) * 2021-07-22 2022-11-11 姚立和 動力輸出扭力感知機構

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019109347A1 (de) 2019-10-24
US20190323908A1 (en) 2019-10-24
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JP2019190863A (ja) 2019-10-31

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