JP2000131159A - 回転トルク検出機構 - Google Patents

回転トルク検出機構

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JP2000131159A
JP2000131159A JP10302470A JP30247098A JP2000131159A JP 2000131159 A JP2000131159 A JP 2000131159A JP 10302470 A JP10302470 A JP 10302470A JP 30247098 A JP30247098 A JP 30247098A JP 2000131159 A JP2000131159 A JP 2000131159A
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shaft
rotating
detecting mechanism
detecting
torque
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JP10302470A
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Tamotsu Ota
保 太田
Noriaki Nakamura
憲秋 中村
Tsutomu Maeda
勉 前田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転体の回転トルク検出機構に関し、構造が
簡単で、かつ1個の検出素子で追従性良く回転トルクを
検出できるものを提供することを目的とするものであ
る。 【解決手段】 同軸的に回転可能に配された第1軸12
と第2軸13との間に、回転トルクが加わったときに、
両者のいずれか一方が軸線方向に移動するように、回転
方向に対して傾斜面15Aと16Aを有する両者それぞ
れの回転面上に設けられた凹部15と凸部16を係合さ
せ、上記軸線方向への移動量を検出部で検出する構成と
することにより、構造が簡単で、回転トルクを1個の検
出素子のみで追従性良く検出できる小型の回転トルク検
出機構を実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種装置および機
器の駆動制御部等に使用される回転体の回転トルク検出
機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の回転体の回転トルク検出機構は、
例えば特開平2−138838号公報に示されたものが
知られており、以下にその構成について図6の外観斜視
図を用いて簡単に説明する。
【0003】同図において、1は棒状の弾性体からなる
回転軸で、その中央部分には回転軸1の入力側1Bと出
力側1Cとの間に回転トルクが加わった時にねじれ変形
を起こすように小径部分1Aが形成されており、いわゆ
るトーションバーとして機能するようになっている。
【0004】そして、回転軸1の入力側1B、出力側1
Cには、円周に沿って等間隔にそれぞれスリット2A,
3Aを有する回転円板2,3が固定されると共に、回転
円板2,3のスリット2A,3Aに対応する位置に、発
光素子と受光素子4Aと4Bおよび5Aと5Bからなる
透過形のフォトインタラプタ4,5がそれぞれ配置され
ている。
【0005】上記従来の回転トルク検出機構は、回転軸
1の入力側1B、出力側1Cの間に回転トルクが加わる
と、その回転トルクによって、回転軸1の小径部分1A
が少しねじれ変形し、これに伴って発生するフォトイン
タラプタ4と5との出力の位相差を検出するものであっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の回転トルク検出機構は、フォトインタラプタ4,5
の出力波形図である図7において、LowからHigh
状態へ移行する位置である6A,7A、またはHigh
からLow状態へ移行する位置である6B,7B以外で
は回転トルクを検出することができないため、トルク検
出の追従性が悪いという課題があった。
【0007】また、上記従来の回転トルク検出機構は、
少なくとも2対のフォトインタラプタ4,5すなわち複
数個の高価な光学素子を使用しなければならず、高価格
となるばかりではなく、それらの配置スペースを必要と
するため小型化し難いという課題もあった。
【0008】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、構造が簡単で、回転体の回転トルクを1個
の検出素子で高精度に追従して検出することができる回
転トルク検出機構を提供することを目的とするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の回転トルク検出機構は、同軸的に回転可能に
配された第1軸と第2軸との間に、回転トルクが加わっ
たときに、両者のいずれか一方が軸線方向に移動するよ
うに、回転方向に対して傾斜面を有する両者それぞれの
回転面上に設けられた凹部と凸部を係合させ、上記軸線
方向への移動量を検出することによって回転トルクを検
出するものである。
【0010】これにより、構造が簡単で、回転体の回転
トルクを1個の検出素子のみで追従性良く高精度に検出
することができる小型の回転トルク検出機構を得ること
ができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、それぞれの回転面上に回転方向に対して傾斜面を有
するように設けられた凹部と凸部が係合して第1軸およ
び第2軸が同軸的に回転可能に配され、第1軸と第2軸
との間に回転トルクが加わると、上記の凹部と凸部の傾
斜面に沿って第1軸もしくは第2軸のいずれか一方が軸
線方向に移動する回転体と、上記移動する第1軸もしく
は第2軸を上記の凹部と凸部が係合する方向に所定の力
で付勢する弾性部材と、上記回転体の第1軸もしくは第
2軸の軸線方向への移動量を検出する検出部からなる回
転トルク検出機構としたものであり、回転体の第1軸と
第2軸との間に少しの回転トルクが加わった場合でも、
第1軸もしくは第2軸が軸線方向に即座に移動するた
め、追従性良く回転トルクを検出することができると共
に、検出部に配する検出素子は1個で上記軸線方向への
移動量を確実に検出できるため、高精度で小型の回転ト
ルク検出機構を安価に実現できるという作用を有する。
【0012】請求項2に記載の発明は、請求項1記載の
発明において、所定の角度範囲内で傾倒可能に回転体の
外方で支持された片持ち部材の中間部を、軸線方向に移
動する第1軸もしくは第2軸の回転面に当接させ、その
片持ち部材の支持部とは反対側の端部の移動量を検出部
で検出するものであり、片持ち部材によって第1軸もし
くは第2軸の軸線方向への移動量を増幅して検出するこ
とが可能となり、簡単な構造で回転トルクの検出精度を
容易に向上できるという作用を有する。
【0013】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2記載の発明において、検出部が、磁気の磁界に感応し
て磁気量の変化を電気量の変化に変換する磁気検出素子
と、移動する第1軸もしくは第2軸、または片持ち部材
の支持部とは反対側の端部に配置された磁石により構成
されたものであり、検出媒体に磁気を使用するため、塵
や油の付着の影響を受けにくく、また非接触で回転トル
クを検出できるため、長期に亘って精度良く回転トルク
を検出できるという作用を有する。
【0014】請求項4に記載の発明は、請求項1または
2記載の発明において、検出部が、光の反射量の変化を
電気量の変化に変換する反射形のフォトセンサと、移動
する第1軸もしくは第2軸、または片持ち部材の支持部
とは反対側の端部に施された反射面により構成されたも
のであり、検出媒体として光を使用するため、例えばモ
ーターに近接した強い磁界の発生している場所でも磁界
の影響を受けず、また非接触で回転トルクを検出できる
ため、長期に亘って精度良く回転トルクを検出できると
いう作用を有する。
【0015】以下、本発明による回転トルク検出機構を
図面を用いて説明する。図1は、本発明の一実施の形態
による回転トルク検出機構を備えた回転軸の側面図、図
2は同分解斜視図、図3は同要部である第2軸の左側面
からの斜視図であり、同図において、11は小径の回転
軸11Aと大径の回転軸11Bから構成される回転軸で
あり、それぞれの回転軸11Aおよび11Bは本発明に
よる回転トルク検出機構を構成する第1軸12および第
2軸13に固定されており、この第1軸12には第2軸
13との当接面に回転方向に対して深くなる傾斜面15
Aを有する凹部15が少なくとも1個設けられ、第2軸
13には第1軸12の前記凹部15に対応する位置に回
転方向に対して高くなる傾斜面16Aを有する凸部16
が設けられており、第1軸12と第2軸13との先端が
当接することにより、上記凹部15と凸部16の傾斜面
15Aと16Aが当接するように組み合わされて係合さ
れている。
【0016】そして、17は中央円環部17Aから突出
している支持部17Bがケース18に傾倒可能に保持さ
れた片持ち部材であり、中央円環部17Aとケース18
との間に配された弾性部材であるコイルばね14の付勢
力によって、常時中央円環部17Aに設けたダボ部17
Cが第2軸13の外周鍔部13Aに当接し、上記の第1
軸12の凹部15と第2軸13の凸部16が係合するよ
うに所定の力で押し付けている。
【0017】また、この片持ち部材17には支持部17
Bと対向する位置に、平板部17Dが設けられており、
この平板部17Dの先端には磁気発生素子19が装着さ
れると共に、その外方のケース18の内壁には、上記磁
気発生素子19の移動量すなわち磁界強度を測定できる
磁気検出素子20が装着されている。
【0018】そして、この磁気検出素子20は磁界強度
の強弱に感応して、磁気量の変化を電気量の変化に変換
する機能を備えており、この出力は、図4のブロック図
に示すように、所定の入力電圧を回転トルク量に換算す
る演算回路21に入力されて演算され、その結果がトル
ク表示器22に表示されるようになっている。
【0019】上記構成の回転トルク検出機構の動作は、
回転軸11Aと11Bとの間すなわち第1軸12と第2
軸13との間に回転トルクが加わらない通常状態では、
片持ち部材17つまり磁気発生素子19の位置は変化せ
ず、従って磁気検出素子20で検出される磁界強度も変
わらないので出力はなく、トルク表示器22には、回転
トルクなしの表示がされる。
【0020】そして、回転軸11Aと11Bとの間すな
わち第1軸12と第2軸13との間に回転トルクが加わ
った場合には、図5の側面図に示すように、加わった回
転トルクの大きさに応じて第1軸12と第2軸13との
間で回転方向にずれを生じようとし、係合している上記
の凹部15と凸部16の傾斜面15Aと16Aの当接面
に沿って滑りを生じ、コイルばね14の付勢力に抗して
第2軸13が軸線方向に移動し、この移動に応じて外周
鍔部13Aの回転面13Bにダボ部17Cが当接した片
持ち部材17が連動して移動し、その平板部17Dの先
端に装着された磁気発生素子19が直線的に移動する。
【0021】これにより、磁気発生素子19で発生され
る磁界分布が変わり、それを磁気検出素子20が検出し
て、所定電圧を出力し、この出力電圧を演算回路21に
より回転トルク量に換算して、トルク表示器22に検出
された回転トルクの大きさを表示する。
【0022】このように、本発明による回転トルク検出
機構は、簡単な構造で、回転軸11Aと11Bとの間に
少しの回転トルクが加わったときにも、その回転トルク
を軸線方向への動きに即座に変換できると共に、それを
片持ち部材17により増幅して、1対の素子19と20
のみで構成された検出部で確実に検出できるため、高精
度でかつ安価なものを容易に実現できるものである。
【0023】なお、上記実施の形態では第2軸13の移
動量を片持ち部材17で増幅して検出したが、片持ち部
材17をなくして第2軸13の円周に沿って磁気発生素
子19を配置し、ケース18に磁気検出素子20を取り
付けても良いことはいうまでもない。
【0024】また、上記の実施の形態において、第1軸
12の凹部15と第2軸13の凸部16は、回転方向に
対する傾斜面15Aと16Aを一方向のみに有する場合
について説明したが、逆の回転方向に対しても傾斜面を
設けて右回転、左回転の両方向の回転トルクを検出でき
るようにしても良いことは勿論である。
【0025】さらに、上記実施の形態においては、検出
部として磁気発生素子19の移動量を磁気検出素子20
によって検出する構成を説明したが、磁気発生素子19
を反射板、磁気検出素子20を光反射センサとして、反
射板からの光量の変化を検出すなわち光学素子を用いて
検出するようにしても良いし、片持ち部材を感圧素子あ
るいはポテンショメータに接合させてその移動量を検出
する構成等としても良いことは勿論である。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、構造が簡
単で、回転体に加わった回転トルクを1個の検出素子で
確実にかつ高精度に検出することができ小型の回転トル
ク検出機構を実現できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による回転トルク検出機
構を備えた回転軸の側面図
【図2】同分解斜視図
【図3】同要部である第2軸の左側面からの斜視図
【図4】同要部である検出部の検出回路の一例を示すブ
ロック図
【図5】同回転トルクが加わった状態の側面図
【図6】従来の回転トルク検出機構を示す外観斜視図
【図7】同出力波形図
【符号の説明】
11 回転軸 11A 小径の回転軸 11B 大径の回転軸 12 第1軸 13 第2軸 13A 外周鍔部 13B 回転面 14 コイルばね 15 凹部 15A 傾斜面 16 凸部 16A 傾斜面 17 片持ち部材 17A 中央円環部 17B 支持部 17C ダボ部 17D 平板部 18 ケース 19 磁気発生素子 20 磁気検出素子 21 演算回路 22 トルク表示器

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれの回転面上に回転方向に対して
    傾斜面を有するように設けられた凹部と凸部が係合して
    第1軸および第2軸が同軸的に回転可能に配され、第1
    軸と第2軸との間に回転トルクが加わると、上記の凹部
    と凸部の傾斜面に沿って第1軸もしくは第2軸のいずれ
    か一方が軸線方向に移動する回転体と、上記移動する第
    1軸もしくは第2軸を上記の凹部と凸部が係合する方向
    に所定の力で付勢する弾性部材と、上記回転体の第1軸
    もしくは第2軸の軸線方向への移動量を検出する検出部
    からなる回転トルク検出機構。
  2. 【請求項2】 所定の角度範囲内で傾倒可能に回転体の
    外方で支持された片持ち部材の中間部を、軸線方向に移
    動する第1軸もしくは第2軸の回転面に当接させ、その
    片持ち部材の支持部とは反対側の端部の移動量を検出部
    で検出する請求項1記載の回転トルク検出機構。
  3. 【請求項3】 検出部が、磁気の磁界に感応して磁気量
    の変化を電気量の変化に変換する磁気検出素子と、移動
    する第1軸もしくは第2軸、または片持ち部材の支持部
    とは反対側の端部に配置された磁石により構成された請
    求項1または2記載の回転トルク検出機構。
  4. 【請求項4】 検出部が、光の反射量の変化を電気量の
    変化に変換する反射形のフォトセンサと、移動する第1
    軸もしくは第2軸、または片持ち部材の支持部とは反対
    側の端部に施された反射面により構成された請求項1ま
    たは2記載の回転トルク検出機構。
JP10302470A 1998-10-23 1998-10-23 回転トルク検出機構 Pending JP2000131159A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011163834A (ja) * 2010-02-05 2011-08-25 Anzen Motor Car Co Ltd スラスト荷重検知式ブレーキテスタ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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