JP3659748B2 - 遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置 - Google Patents
遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
前記遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置として、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置又はそれより基部側において設けられた力センサにより検出するようにしたものが、実開昭55−164528号公報、実開昭55−64739号公報及び実開昭60−8849号公報等に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の前記負荷トルク検出装置では、支持部材が、遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの反力を直接受けることから、負荷トルクが過大になると、支持部材に設けられた力センサの歪み量又は変位量が許容範囲を越えると共に力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受ける等の問題があり、これを防止するには大きな安全率を考慮して過剰品質に設計する必要があった。
【0004】
本発明の課題は、遊星歯車式変速機の出力軸に過大な負荷トルクが作用しても、力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受けないようにした遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置は、同軸線上に配設された入力軸と出力軸の間に遊星歯車機構が設けられてなる遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置であり、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置又はそれより基部側において設けられた力センサにより検出するようにしたものにおいて、ケースと支持部材の間に、支持部材の力センサ位置より基部側において、支持部材の回動を規制すると共に力センサの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙が設けられ、前記支持手段が、支持部材の支持位置を調節するための長さ調整機構を有することを特徴としている。
【0006】
前記構成では、支持手段により支持部材がその回動規制可能に所要位置に支持されると共に、内歯歯車に作用する負荷トルクの反力が支持部材を介して力センサにより検出される。その場合に、前記支持部材は、その力センサ位置より基部側において、その回動を規制間隙内に規制され、出力軸に過大な負荷トルクが加わっても規制間隙を越えて回動することはない。前記規制間隙は、支持部材に設けられた力センサの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持し得る寸法に予め設定され、したがって、出力軸に過大な負荷トルクが加わっても力センサの歪み量又は変位量が許容範囲を越えることはなく、力センサの損傷が防止される。
【0007】
前記遊星歯車機構には、例えば、既述の公知技術に開示されるように、遊星歯車が太陽歯車と内歯歯車とに噛合されるもの、及び特開昭56−116947号公報等に開示されるように、偏心支持された外歯歯車が内歯歯車と噛合されるもの等が包含される。
【0008】
前記支持手段は、支持部材の支持位置を調節するためのねじその他の長さ調整機構を有するものが好ましく、この場合、支持部材は長さ調整機構により所要の支持位置に容易に調節される。なお、支持手段は、必要に応じて、支持部材をその回動方向の両側から挟持するように支持するものであってもよく、この場合、支持部材は前記と逆方向の回動を他方の支持手段により規制されることになる。
【0009】
前記力センサとして、例えば、支持部材にその支持手段位置より基部側において回動方向への変位可能に介設された起歪体と、該起歪体の歪み又は変位を検出する歪みゲージ等の検出要素とからなるロードセルを採用することができる。この場合、出力軸に加わる負荷トルクの反力に応じて、支持部材中のロードセルにおける起歪体の可撓性部に歪み又は変位が生じ、この歪み又は変位が歪みゲージ等の検出要素により検出されると共に前記反力に応じた信号として出力される。
【0010】
また、前記力センサの別の例として、ケースと支持部材との間に、その支持手段位置において、支持部材の回動規制可能に且つ支持部材の回動方向の荷重検出可能に配設された、支持手段を兼ねる荷重検出体からなるものを採用することもできる。この場合、支持部材は、支持手段でもある荷重検出体により回動を規制されて所要位置に位置決めされると共にケースに支持され、しかも出力軸に加わる負荷トルクの反力に応じて前記荷重検出体に荷重が付加され、前記荷重が荷重検出体により検出されると共に前記反力に応じた信号として出力される。前記荷重検出体として、例えば圧電素子やロードセル等が好適に採用される。なお、支持部材は、必要に応じて、その回動方向の両側から一対の荷重検出体により支持されてもよく、この場合、支持部材は前記と逆方向の回動を他方の荷重検出体により規制されると共に前記と逆方向の荷重を該荷重検出体により測定されることになる。また、前記荷重検出体には、支持部材の支持位置を調節するための既述のようなねじその他の長さ調整機構が設けられてもよく、この場合、支持部材は長さ調整機構により所要の支持位置に容易に調節される。前記長さ調整機構の付設態様として、例えば、ケースと荷重検出体の間に長さ調整機構が介設されると共に荷重検出体の荷重受け側と支持部材とが当接可能に対向するように構成してもよく、またケースに設けられた荷重検出体の荷重受け側に長さ調整機構が延設されると共に長さ調整機構の可動部と支持部材とが当接可能に対向するように構成しても良い。
【0011】
また、前記構成において、前記ケースと支持部材の間が、支持部材の力センサ位置より基部側において、ゴム等からなる可撓性シール部材により支持部材の回動を妨げないように密封されても良い。この場合、支持部材はその力センサ位置より基部側において軸封されるので、ケース内の遊星歯車機構から力センサへの潤滑油の漏洩が防止される。
【0012】
【実施例】
以下に、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
〔第一実施例〕
図1は本発明の第一実施例に係る負荷トルク検出装置を備えた遊星歯車式変速機の縦断面図、図2は図1における負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【0013】
同図において、遊星歯車式変速機を減速機として用いる場合について説明すると、ケース1に、高速軸である入力軸2及び低速軸である出力軸3が同軸線上に各々軸受4、5を介して支承され、前記入力軸2と出力軸3の間に遊星歯車機構6が設けられている。前記遊星歯車機構6において、入力軸2に太陽歯車7が設けられると共にケース1環胴部の内側に内歯歯車8がその歯車中心に関して回動可能に係合され、前記太陽歯車7と内歯歯車8とに複数の遊星歯車9が等角度間隔で自転且つ公転可能に噛合され、各遊星歯車9の回転軸10がキャリア11を介して出力軸3に連結されている。なお、遊星歯車機構6が複数段からなる場合は、前段のキャリア11が次段の太陽歯車7に連結されることになる。
【0014】
ケース1頂部には開口部21が穿設されると共に該開口部21に連通するように張出し部22が外方向に延設されている。また、内歯歯車8頂部には支持部材23がその基部24においてボルト25で固定されると共に外方向に突設され、その回動方向に間隙を残してケース1開口部21に遊貫されると共に張出し部22内に遊挿されている。張出し部22上部には、支持部材23上端部の回動方向両側において支持手段としての長さ調整機構を有する一対の調整ねじ部材26が往復移動可能に螺合されると共にナット27で固定され、これらの調整ねじ部材26により支持部材23がその上端部において張出し部22内の所要中間位置で挟持下に位置決めされると共にケース1に何れの方向にも回動不能に支持されている。
【0015】
前記支持部材23には、その調整ねじ部材26位置より下方において力センサとしてのロードセル28が介設されている。前記ロードセル28は、上下の剛性片30と左右の可撓性片31からなる四辺形状の起歪体29と、各可撓性片31の両端肉薄部の外面に貼着された歪みゲージ32から構成され、各歪みゲージ32の出力は張出し部22側面に設けられた端子33に電気的に接続されている。
【0016】
また、前記張出し部22の内周には、支持部材23のロードセル28位置より下方において絞り孔34が設けられると共に、該絞り孔34内側面と支持部材23との間に、支持部材23の両方向への回動を規制すると共にロードセル28の可撓性片31における歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙35が設けられている。
【0017】
さらに、前記支持部材23には、その周囲に、前記張出し部22の絞り孔34位置より下方において座面36が突設され、支持部材23における前記絞り孔34位置と座面36位置との間に、筒状又は環状の可撓性シール部材37が、前記絞り孔34の周縁部下面並びに支持部材23の外周面及び座面36と密接するように嵌合される。これにより、ケース1と支持部材23の間を、支持部材23の回動を妨げないように密封することができる。
【0018】
前記構成において、入力軸2の回転は、遊星歯車機構6により遊星歯車9の公転運動に変換され、キャリア11を介して出力軸3に伝達される。その場合、出力軸3に加わる負荷トルクの反力が内歯歯車8にその回動方向に作用すると共に支持部材23をその上端部が一対の調整ねじ部材26でケース1に支持された状態で同方向に付勢し、それによりロードセル28の各可撓性片31が前記回動方向に変位すると共にそれらの変位による歪みが各歪みゲージ32により検出され、端子33を介して電気信号として出力される。
【0019】
前記作動状態において、出力軸3に過大な負荷トルクが加わった場合、支持部材23は張出し部22の絞り孔34内側面で停止させられ、前記規制間隙35を越えて回動することがないので、ロードセル28の各可撓性片31における歪み量又は変位量が許容範囲以上に達してロードセル28が損傷を受けるような事態は未然に防止される。図2は、過大な負荷トルクの反力により回動方向に付勢された支持部材23が前記絞り孔34の右方内側面で停止させられた状態を示している。
【0020】
また、前記可撓性シール部材37により、支持部材23は前記絞り孔34位置の下方で軸封され、ケース1内の遊星歯車機構6からロードセル28への潤滑油の漏洩が防止される。
【0021】
〔第二実施例〕
図3は本発明の第二実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。同図に示す第二実施例は、力センサの設置位置及び設置態様において第一実施例と様相を異にし、規制間隙35及び可撓性シール部材37を含むその他の構成については第一実施例と同様である。
【0022】
すなわち、第二実施例では、第一実施例におけるように支持部材23の上端部をその両側から一対の調整ねじ部材26で挟持させると共に支持部材23にロードセル28を介設する代わりに、張出し部22上部に、支持部材23上端部の回動方向両側において圧電素子からなる荷重検出体38を設けると共に支持部材23の上端部をその両側から一対の圧電素子からなる荷重検出体38で挟持させるようにしている。なお、荷重検出体38として、圧電素子の代わりに、例えば起歪体とその歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセルを採用することもできる。
【0023】
前記構成においては、出力軸3に加わる負荷トルクの反力が内歯歯車8にその回動方向に作用すると共に支持部材23をその上端部が一対の荷重検出体38でケース1に支持された状態で同方向に付勢し、それに応じた荷重が一方の荷重検出体38に付加されると同時に該荷重検出体38により検出され、前記反力に応じた電気信号として出力される。
【0024】
〔第三実施例〕
図4は本発明の第三実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。同図に示す第三実施例は、第二実施例における各荷重検出体38に長さ調整機構を有する調整ねじ部材を(A)及び(B)に示す態様で付設してなり、その他の構成については第二実施例と同様である。
【0025】
同図(A)に示すものでは、既述の実施例1と同様に張出し部22上部に往復移動可能に螺合された各調整ねじ部材26の内端に荷重検出体38が固定されると共に該荷重検出体38の荷重受け部が所要位置で支持部材23に当接され、その状態で各調整ねじ部材26がナット27で固定されている。
【0026】
同図(B)に示すものでは、既述の実施例2と同様に張出し部22上部に設けられた各荷重検出体38の荷重受け部にナット40を介して調整ねじ部材41が螺合されると共に該調整ねじ部材41の内端が所要位置で支持部材23に当接され、その状態で各調整ねじ部材41がナット40で固定されている。
【0027】
【発明の効果】
本発明に係る遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置は以上のように構成され、支持部材の回動が規制間隙により所要範囲内に規制され、支持部材の支持位置を調節するための長さ調整機構を有しているので、遊星歯車式変速機の出力軸に過大な負荷トルクが作用しても、力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受けない。
【0028】
支持部材の支持手段として長さ調整機構を有するものでは、支持部材の位置決め及びケースへの支持を容易且つ確実に実施することができる。
【0029】
力センサとして起歪体とその歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセルを用いたものでは、出力軸に加わる負荷トルクの反力が起歪体の歪み又は変位に変換されるので高精度の負荷トルクの検出が可能になる。また、力センサが支持手段を兼ねる荷重検出体からなるものでは、支持手段を別に設ける必要がないので構造が簡素化される。
【0030】
さらに、ケースと支持部材の間が可撓性シール部材により密封されたものでは、支持部材がその力センサ位置より基部側において軸封されるので、ケース内の遊星歯車機構から力センサへの潤滑油の漏洩が防止され、これにより力センサの信頼性や精度を長時間維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施例に係る負荷トルク検出装置を備えた遊星歯車式変速機の縦断面図である。
【図2】図1における負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【図3】本発明の第二実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【図4】本発明の第三実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【符号の説明】
1 ケース
2 入力軸
3 出力軸
6 遊星歯車機構
8 内歯歯車
23 支持部材
26 調整ねじ部材
28 ロードセル
35 規制間隙
Claims (4)
- 同軸線上に配設された入力軸と出力軸の間に遊星歯車機構が設けられてなる遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置であり、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置又はそれより基部側において設けられた力センサにより検出するようにしたものにおいて、ケースと支持部材の間に、支持部材の力センサ位置より基部側において、支持部材の回動を規制すると共に力センサの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙が設けられ、前記支持手段が、前記支持部材の支持位置を調節するための長さ調整機構を有することを特徴とする遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
- 前記力センサが、支持部材にその支持手段位置より基部側において回動方向への変位可能に介設された起歪体と、該起歪体の歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセルである請求項1記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
- 前記力センサが、ケースと支持部材との間に、その支持手段位置において、支持部材の回動規制可能に且つ支持部材の回動方向の荷重検出可能に配設された、支持手段を兼ねる荷重検出体からなる請求項1記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
- 前記ケースと支持部材の間が、支持部材の力センサ位置より基部側において、可撓性シール部材により支持部材の回動を妨げないように密封された請求項1、2又は3記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
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