JP2013024692A

JP2013024692A - トルク測定器

Info

Publication number: JP2013024692A
Application number: JP2011158985A
Authority: JP
Inventors: Toru Miyata; 徹宮田
Original assignee: Ono Sokki Co Ltd
Current assignee: Ono Sokki Co Ltd
Priority date: 2011-07-20
Filing date: 2011-07-20
Publication date: 2013-02-04

Abstract

【課題】高速回転する回転軸のトルク計測に好適な形状のトルク測定器を提供する。
【解決手段】２つの回転軸の互いに向き合う各一端が固定される一対のフランジ部１２０とそれら一対のフランジ部を連結する連結部１３０とを有し、その連結部が、回転中心線の回りに周回する周回方向に、半径方向の厚みが相対的に薄い薄肉部１３３と、半径方向の厚みが相対的に厚い厚肉部１３４が、半径方向に貫通した貫通部を互いの間に置いて交互に複数配置された形状を有し、それら薄肉部のうちの少なくとも１つの薄肉部の半径方向と交わる内側面１３３ａに、歪ゲージ１４０が貼付されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転軸のトルクを検出するトルク測定器に関する。

従来、回転軸のトルクを測定するトルク測定器として、同芯に配置された内輪と外輪と、さらに、それら内輪と外輪との繋ぎの部分を有し、全体として１枚の円盤形状に形成されたトルク測定器が知られている（例えば特許文献１参照）。このトルク測定器を同軸の２つの回転軸の中間に配置し、一方の回転軸を内輪に固定するとともにもう一方の回転軸を外輪に固定し、内輪と外輪とを繋いだ部分の歪みを測定することによりトルクが測定される。

特開２００１−２７２２９号公報

上記のタイプのトルク測定器の場合、回転軸の回転中心線に対し垂直な面に歪ゲージが貼付される。このトルク測定器は、回転軸の回転とともに回転し、内輪と外輪とを繋いだ部分は遠心力により半径方向に引き伸ばされる。この歪ゲージは、この内輪と外輪とを繋いだ部分の回転中心線に対し垂直な面に貼付されているため、回転軸およびトルク測定器の回転によりその貼付された部分が半径方向に引き伸ばされることによって半径方向に引き伸ばされ、また、歪ゲージ自体も半径方向に遠心力を受ける。

歪ゲージは、内輪と外輪との間の、回転中心線の周りの‘ねじれ’を計測するものであるのに対し、歪ゲージが半径方向に引き伸ばされると測定誤差が増加する。また、このような引き伸ばしを受ける結果、貼付されている歪ゲージが剥がれてしまうおそれもある。

近年、従来よりもさらに高速に回転する回転軸のトルクを計測することのできるトルク測定器が求められており、上記のタイプのトルク測定器では限界がある。

本発明は、上記事情に鑑み、高速回転する回転軸のトルク計測に好適な形状のトルク測定器を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明のトルク測定器は、
互いの間に間隔を空けて互いに平行に広がり、同軸の２つの回転軸の中間に配置されてそれら２つの回転軸の互いに向き合う各一方の端部がそれぞれ固定される、それら２つの回転軸に共通の回転中心線の回りにその回転中心線の延びる方向に貫通した中心穴がそれぞれに形成された一対のフランジ部と、
上記一対のフランジ部に挟まれた位置に置かれ、それら一対のフランジ部を互いに連結する、それら一対のフランジ部それぞれに形成された中心穴と連通する連通穴が形成された連結部とを有し、
上記連結部が、上記回転中心線の回りに周回する周回方向に、半径方向の厚みが相対的に薄い薄肉部と、半径方向の厚みが相対的に厚い厚肉部が、外周面と前記連通穴との間で貫通した貫通部を互いの間に置いて、交互に複数配置された形状を有し、
上記薄肉部のうちの少なくとも１つの薄肉部の半径方向と交わる内側面に、歪ゲージが貼付されていることを特徴とする。

本発明のトルク測定器は、上記の通り一対のフランジ部と連結部とを有し、その連結部に薄肉部を形成して、その薄肉部の半径方向と交わる内側面に歪ゲージが貼付されている。このため、遠心力によって歪ゲージが引き伸ばされる力を受けずに済み、高速回転による誤差が抑えられ、高速回転する回転軸のトルクの測定に好適である。また、歪ゲージが受ける遠心力は貼付面と交わる方向であり、回転中心線と交わる面に貼付された場合と比べ剥がれ落ちにくい。

また、本発明のトルク測定器は、上記の貫通部を有するため連結穴内に熱が籠りにくく、このため熱による測定誤差の発生を避け、高精度な計測が維持される。

以上の本発明によれば、高速回転する回転軸のトルク計測に好適な形状のトルク測定器を提供することができる。

本実施形態のトルク測定器を使って回転軸のトルク測定を行っている様子を示した模式図である。本実施形態のトルク測定器の斜視図である。図２に示す円Ｒの部分の拡大図である。図２に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

以下本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態のトルク測定器を使って回転軸のトルク計測を行っている様子を示した模式図である。この図１では、トルク測定器は、回転中心線を含む面での断面が示されている。

このトルク測定器１００は、回転中心線Ｏの回りに回転する同軸の２つの回転軸２１，２２の中間に配置されている。このトルク測定器１００は、一対のフランジ部１１０，１２０と連結部１３０とを有する。一対のフランジ部は、互いの間に連結部１３０の分だけ間隔を空けて互いに平行に広がり、２つの回転軸２１，２２の互いに向き合う各一方の端部２１ａ，２２ａがそれぞれ固定されている。これら一対のフランジ部１１０，１２０は、回転中心線Ｏの回りに、その回転中心線Ｏの延びる方向（図１の左右方向）に貫通した中心穴１１１，１２１がそれぞれ形成されている。また、連結部１３０は、一対のフランジ部１１０，１２０に挟まれた位置に置かれて、それら一対のフランジ部１１０，１２０を互いに連結している。この連結部１３０にも、一対のフランジ部１１０，１２０それぞれに形成された中心穴１１１，１２１と連通する連通穴１３１が形成されている。本実施形態の連結部１３０は、さらに特徴的な構造を有するが、この連結部１３０の特徴的な構造については後述する。

また、この連結部１３０には、半径方向と交わる内側１３３ａ面、すなわち回転中心線Ｏ側を向いた面に、歪ゲージ１４０が貼り付けられている。

ここでは、図１の左側の回転軸２１が駆動側、右側の回転軸２２が負荷側とすると、駆動側の回転軸２１が矢印Ａの向きに回転すると、その回転駆動力はトルク測定器１００を介して負荷側の回転軸２２に伝達され、負荷側の回転軸２２を、矢印Ａと同じ方向である矢印Ｂの方向に回転させる。

この場合に、駆動側の回転軸２１の駆動力の大きさと負荷側の回転軸２２の負荷の大きさとに応じて、トルク測定器１００の連結部１３０に捩れが生じる。そこでその捩れの程度を歪ゲージ１４０で測定することにより、この回転軸２１，２２のトルクが測定される。

この図１に示した、未だ説明していない構成要素については、図２以降の図を参照しながら説明する。

図２は、本実施形態のトルク測定器の斜視図、図３は、図２に示す円Ｒの部分の拡大図、図４は、図２に示す矢印Ｘ−Ｘに沿う断面図である。

図１を参照して説明した通り、このトルク測定器１００は、互いの間に間隔を空けて互いに平行に広がる一対のフランジ部１１０，１２０と、それら一対のフランジ部を互いに連結する連結部１３０とを有する。

一対のフランジ部１１０，１２０のそれぞれには、回転中心線Ｏの延びる方向に貫通した中心穴１１１，１２１（図１参照）が形成されており、さらに、その中心穴１１１,１２１を取り巻く位置に回転軸２１，２２との固定のための複数の穴１１２，１２２が形成されている。また、連結部１３０にも、連通穴１３１が形成されている。この連結部１３０の連通穴１３１は、一対のフランジ１１０，１２０それぞれの中心穴１１１，１２１と連通している。この連結部１３０の連通穴１３１は、本実施形態では、円筒形を有する。

また、この連結部１３０の連通穴１３１の周りには、半径方向（図４に示す矢印ｒの方向；回転中心線Ｏから離れる方向）の厚みが相対的に薄い薄肉部１３３と半径方向の厚みが相対的に厚い厚肉部１３４が、それら薄肉部１３３と厚肉部１３４との関係では交互に複数（この実施形態では薄肉部１３３，厚肉部１３４のそれぞれが８個）配置されている。

また、これらの薄肉部１３３と厚肉部１３４との間には、外周面と連通穴１３１との間で貫通した貫通部１３５が設けられている。また、図１にも示す歪ゲージ１４０は、薄肉部１３３の、半径方向と交わる内側面１３３ａ、すなわち、この実施形態では回転中心線Ｏ側を向いた円筒面に貼付されている。

厚肉部１３４は、主に一対のフランジ１１０，１２０間の連結を担っており、薄肉部１３３は、一対のフランジ１１０，１２０間の捩れに敏感な部分であって、その捩れを歪ゲージ１４０に伝える役割りを担っている。

本実施形態のトルク測定器１００の場合、薄肉部１３３と厚肉部１３４との間に貫通部１３５が形成されている。このため一対のフランジ１１０，１２０どうしの連結の強度設計、すなわち厚肉部１３４の設計と、一対のフランジ１１０，１２０の間の捩れに対する感度の設計、すなわち薄肉部１３３の設計を、完全にではないものの、ある程度分離して行なうことができ、設計工数の低減およびコスト低減に繋がっている。

また、このトルク測定器１００は、その両側に回転軸２１，２２（図１参照）が固定されて高速回転する。このため、例えばガソリンエンジン等から駆動力を受けて回転軸２１，２２を回転させるような系の場合、そのガソリンエンジン等からの熱も回転軸を経由して伝達され、トルク測定器１００の中心穴１１１，１２１および連通穴１３１に熱が籠りがちであり、熱による測定誤差の発生が考えられる。本実施形態のトルク測定器１００の場合、その連結部１３０に貫通部１３５が形成されているため内部の熱が放熱されて熱が内部に籠るのを避け、高精度な計測が維持される。さらに本実施形態の場合、連結部１３０に貫通部１３５が形成されていることから、その分、軽量化にも寄与している。

尚、本実施形態では、歪ゲージ１４０は、薄肉部１３３の、回転中心線Ｏ側の、円筒面１３３ａ上に貼付されているが、薄肉部１３３の、回転中心線Ｏ側の面を平面に形成し、その平面上に貼付してもよい。

２１，２２回転軸
２１ａ，２２ａ各一方の端部
１００トルク測定器
１１０，１２０フランジ部
１１１，１２１中心穴
１３０連結部
１３３ａ内側面
１３１連通穴
１３３薄肉部
１３４厚肉部
１３５貫通部
１４０歪ゲージ

Claims

互いの間に間隔を空けて互いに平行に広がり、同軸の２つの回転軸の中間に配置されて該２つの回転軸の互いに向き合う各一方の端部がそれぞれ固定される、該２つの回転軸に共通の回転中心線の回りに該回転中心線の延びる方向に貫通した中心穴がそれぞれに形成された一対のフランジ部と、
前記一対のフランジ部に挟まれた位置に置かれ、該一対のフランジ部を互いに連結する、該一対のフランジ部それぞれに形成された中心穴と連通する連通穴が形成された連結部とを有し、
前記連結部が、前記回転中心線の回りに周回する周回方向に、半径方向の厚みが相対的に薄い薄肉部と、半径方向の厚みが相対的に厚い厚肉部が、外周面と前記連通穴との間で貫通した貫通部を互いの間に置いて、交互に複数配置された形状を有し、
前記薄肉部のうちの少なくとも１つの薄肉部の半径方向と交わる内側面に、歪ゲージが貼付されていることを特徴とするトルク測定器。