JP6554938B2 - Rotation transmission device with torque measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、例えば自動車用自動変速機に組み込んで、トルクを伝達すると共に、伝達するトルクの大きさを測定する為に利用する、トルク測定装置付回転伝達装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a rotation transmission device with a torque measuring device that is incorporated into, for example, an automatic transmission for an automobile, and transmits torque and is used to measure the magnitude of the transmitted torque.
自動車用自動変速機を構成する軸の回転速度と、この軸により伝達しているトルクの大きさとを測定し、その測定結果を当該変速機の変速制御又はエンジンの出力制御を行う為の情報として利用する事が、従来から行われている。又、トルクの大きさを測定する為に利用可能な装置として従来から、軸の弾性的な捩れ変形量を1対のセンサの出力信号の位相差に変換し、この位相差に基づいてトルクの大きさを測定する装置が知られている(例えば特許文献1、2参照)。この様な従来構造に就いて、図20を参照しつつ説明する。
The rotational speed of the shaft that constitutes the automatic transmission for automobiles and the magnitude of torque transmitted by this shaft are measured, and the measurement results are used as information for performing shift control of the transmission or engine output control. It has been used for a long time. Conventionally, as an apparatus that can be used to measure the magnitude of torque, the amount of elastic torsional deformation of the shaft is converted into the phase difference between the output signals of a pair of sensors, and the torque is converted based on this phase difference. An apparatus for measuring the size is known (see, for example,
図20に示した従来構造の場合、運転時にトルクを伝達するトルク伝達軸1の軸方向2箇所位置に、1対のエンコーダ2、2を外嵌固定している。これら両エンコーダ2、2の外周面である被検出面の磁気特性は、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化している。又、これら両被検出面の磁気特性が円周方向に関して変化するピッチは、これら両被検出面同士で互いに等しくなっている。又、これら両被検出面に、1対のセンサ3、3の検出部を対向させた状態で、これら両センサ3、3を、図示しないハウジングに支持している。これら両センサ3、3は、それぞれ自身の検出部を対向させた部分の磁気特性の変化に対応して、その出力信号を変化させるものである。
In the case of the conventional structure shown in FIG. 20, a pair of
上述の様な前記両センサ3、3の出力信号は、前記トルク伝達軸1と共に前記両エンコーダ2、2が回転する事に伴い、それぞれ周期的に変化する。この変化の周波数(及び周期)は、前記トルク伝達軸1の回転速度に見合った値をとる。この為、この周波数(又は周期)に基づいて、この回転速度を求められる。又、前記トルク伝達軸1によりトルクを伝達する事に伴って、このトルク伝達軸1が弾性的に捩れ変形すると、前記両エンコーダ2、2が回転方向に相対変位する。この結果、前記両センサ3、3の出力信号同士の間の位相差比(=位相差/1周期)が変化する。又、この位相差比は、前記トルク(前記トルク伝達軸1の弾性的な捩れ変形量)に見合った値をとる。この為、この位相差比に基づいて、前記トルクを求められる。図示の構造の場合、前記両センサ3、3の出力信号は、それぞれハーネス4、4を通じて、図示しない演算器に送信され、この演算器により、前記トルク伝達軸1の回転速度及び伝達するトルクが算出される。
The output signals of the sensors 3 and 3 as described above periodically change as the
ところで、例えば特許文献3には、軸の回転速度を検出する構造に関して、この軸を回転自在に支持する為の転がり軸受のうち、外輪にセンサを支持すると共に、内輪にエンコーダを支持する構造が開示されている。この様な構造によれば、軸に比べて小型の内輪にエンコーダを固定できる為、エンコーダの取付作業性を向上する事ができ、又、ハウジングにセンサを固定する為の取付孔等を形成しなくて済む為、センサの取付作業性も向上する事ができる。 By the way, for example, Patent Document 3 relates to a structure for detecting the rotational speed of a shaft, and among the rolling bearings for rotatably supporting the shaft, there is a structure for supporting the sensor on the outer ring and supporting the encoder on the inner ring. It is disclosed. According to such a structure, since the encoder can be fixed to the inner ring that is smaller than the shaft, the mounting work of the encoder can be improved, and a mounting hole for fixing the sensor to the housing is formed. Since there is no need, the mounting workability of the sensor can be improved.
但し、上述した様な特許文献3に記載されたエンコーダ及びセンサに関する支持構造を、前記図20に示したトルクの検出構造に適用した場合、次の様な問題を生じる可能性がある。
例えば、前記図20に示した構造に関して、前記トルク伝達軸1の軸方向両端部を、それぞれ転がり軸受によりハウジングに対し回転自在に支持する構造を採用し、これら各転がり軸受を構成する内輪にそれぞれエンコーダ2、2を支持し、これら各転がり軸受を構成する外輪にそれぞれセンサ3、3を支持する事を考える。この様な場合、何れか一方の内輪とこの内輪を外嵌固定した前記トルク伝達軸1とが僅かにでも相対回転すると、このトルク伝達軸1に捻れが生じていないにも拘らず、前記両センサ3、3の出力信号同士の間に位相差を生じてしまう。又、何れか一方の外輪とこの外輪を内嵌固定したハウジングとが僅かにでも相対回転した場合にも、前記トルク伝達軸1には捻れが生じていないにも拘らず、前記両センサ3、3の出力信号同士の間に位相差を生じてしまう。この様に、前記内輪と前記トルク伝達軸1との間部分、又は、前記外輪と前記ハウジングとの間部分に相対回転(クリープ)が生じた場合、トルクの測定精度が低下するといった問題を生じる。
尚、本発明に関連するその他の先行技術としては、上述した特許文献1〜3のほか、特許文献4〜6等に記載された発明がある。
However, when the support structure related to the encoder and sensor described in Patent Document 3 as described above is applied to the torque detection structure shown in FIG. 20, the following problem may occur.
For example, with respect to the structure shown in FIG. 20, a structure in which both end portions in the axial direction of the
As other prior art related to the present invention, there are inventions described in Patent Documents 4 to 6 in addition to
本発明は、上述の様な事情に鑑みて、組立作業性を向上できると共に、トルクの測定精度の向上を図れる、トルク測定装置付回転伝達装置の構造を実現すべく発明したものである。 In view of the circumstances as described above, the present invention was invented to realize a structure of a rotation transmission device with a torque measuring device that can improve assembly workability and can improve torque measurement accuracy.
本発明のトルク測定装置付回転伝達装置は何れも、トルク伝達軸と、1乃至複数の転がり軸受と、1対のエンコーダと、1対のセンサとを備える。 Each of the rotation transmission devices with a torque measuring device according to the present invention includes a torque transmission shaft, one or more rolling bearings, a pair of encoders, and a pair of sensors.
そして、請求項1に記載した発明の場合には、以下の構成を備える。
前記トルク伝達軸は、使用時にトルクを伝達するものである。
又、前記転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数個の転動体とを備え、前記トルク伝達軸を、使用時に回転しない部分(例えばハウジングやミッションケース等)に対し、回転自在に支持するものである。
前記両エンコーダは、それぞれの被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、前記トルク伝達軸に直接又は使用時にこのトルク伝達軸と同期して回転する部材に支持されている。
前記両センサは、前記各エンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分(例えば転がり軸受を構成する外輪やこの外輪を支持するハウジング等)に支持されている。
そして、前記両センサの出力信号(例えば出力信号同士の位相差、位相差比)を利用して、前記トルク伝達軸が使用時に伝達するトルクを測定可能としている。
又、請求項1に記載した発明の場合、前記転がり軸受を構成する回転輪である内輪とこの内輪を外嵌固定した前記トルク伝達軸との間に、これら内輪とトルク伝達軸とが相対回転する事を防止する為の内側回り止め機構を設けている。
そして更に、前記両エンコーダのうち、少なくとも一方のエンコーダを、前記内輪の内周面のうち、前記内側回り止め機構から軸方向に外れた部分に内嵌固定している。
In the case of the invention described in
The torque transmission shaft transmits torque during use.
The rolling bearing includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements, and rotatably supports the torque transmission shaft with respect to a portion that does not rotate during use (for example, a housing or a transmission case). It is.
Both the encoders alternately change the characteristics of the respective detection surfaces in the circumferential direction, and are supported by a member that rotates directly on the torque transmission shaft or in synchronization with the torque transmission shaft when in use.
The two sensors are supported by a portion that does not rotate even when used (for example, an outer ring that constitutes a rolling bearing or a housing that supports the outer ring, etc.) in a state where the respective detection portions are opposed to the detection surfaces of the encoders. ing.
The torque transmitted by the torque transmission shaft during use can be measured using output signals of the two sensors (for example, phase difference between the output signals, phase difference ratio).
In the case of the invention described in
Further, at least one of the encoders is fitted and fixed to a portion of the inner peripheral surface of the inner ring that is axially disengaged from the inner detent mechanism.
これに対し、請求項2に記載した発明は、次の構成を備える。
前記トルク伝達軸は、使用時にトルクを伝達するものである。
又、前記転がり軸受は、外輪と、内輪と、複数個の転動体とを備え、前記トルク伝達軸を、使用時に回転しない部分(例えばハウジングやミッションケース等)に対し、回転自在に支持するものである。
前記両エンコーダは、それぞれの被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させており、前記トルク伝達軸の軸方向に離隔した2箇所位置に直接又は他の部材(例えば転がり軸受を構成する内輪等)を介して間接的に支持されている。
前記両センサは、前記各エンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持されている。
そして、前記両センサの出力信号(例えば出力信号同士の位相差、位相差比)を利用して、前記トルク伝達軸が使用時に伝達するトルクを測定可能としている。
又、請求項2に記載した発明の場合、前記外輪とこの外輪を内嵌固定した前記回転しない部分との間に、これら外輪と回転しない部分とが相対回転する事を防止する為の、キー溝と該キー溝に圧入されるキーとから構成された、外側回り止め機構を設けている。
そして更に、前記両センサのうち、少なくとも一方のセンサを、前記外輪に支持し、前記外輪に隣接して配置しており、その検出部を、前記転がり軸受を構成する回転輪である内輪の内周面に内嵌固定されこの内輪に隣接して配置されたエンコーダの被検出面に対向させている。
On the other hand, the invention described in
The torque transmission shaft transmits torque during use.
The rolling bearing includes an outer ring, an inner ring, and a plurality of rolling elements, and rotatably supports the torque transmission shaft with respect to a portion that does not rotate during use (for example, a housing or a transmission case). It is.
The two encoders alternately change the characteristics of the respective detection surfaces in the circumferential direction, and directly or another member (for example, a rolling bearing) is formed at two positions separated in the axial direction of the torque transmission shaft. Indirectly supported via an inner ring or the like).
The two sensors are supported by a portion that does not rotate during use, with each detection unit facing the detection surface of each encoder.
The torque transmitted by the torque transmission shaft during use can be measured using output signals of the two sensors (for example, phase difference between the output signals, phase difference ratio).
In the case of the invention described in
Further, at least one of the two sensors is supported by the outer ring and is disposed adjacent to the outer ring, and the detection portion thereof is an inner ring that is a rotating wheel constituting the rolling bearing. It is fitted and fixed to the peripheral surface, and is opposed to the detected surface of the encoder disposed adjacent to the inner ring.
又、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を実施する場合には、例えば、請求項1に記載した発明と請求項2に記載した発明とを、同時に実施する事もできる。
又、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を実施する場合には、例えば、前記内側回り止め機構として、例えばキー係合、平坦面部を有する非円形同士の嵌合(非円形嵌合)、ボルト止め構造、セレーション係合、スプライン係合等を採用する事ができる。
Moreover, when implementing the rotation transmission device with a torque measuring device of the present invention, for example, the invention described in
Further, when performing the rotation transmission device with a torque measuring device of the present invention, for example, as a said inner detent Organization, for example key engagement, fitting engagement (non-circular non-circular each having a flat surface portion ), Bolting structure, serration engagement, spline engagement, etc. can be adopted.
又、請求項1に記載した本発明を実施する場合には、例えば、前記両エンコーダ及び前記両センサを、前記トルク伝達軸の軸方向片端側(又は軸方向他端側)に、まとめて(隣接した状態で)配置する事ができる。
この様な構成を採用するには、例えば、前記トルク伝達軸を中空状とし、このトルク伝達軸の内径側に、内軸を配置する。そして、この内軸の軸方向一端側部分を、このトルク伝達軸の軸方向一端側部分に直接又は間接的に(他の部材を介して)相対回転不能に連結する。
又、前記両エンコーダのうち、一方のエンコーダを、前記トルク伝達軸の軸方向他端部を回転自在に支持した転がり軸受を構成する内輪に支持固定し、他方のエンコーダを、前記内軸の軸方向他端側部分(トルク伝達軸の軸方向他端部から突出した部分)に、前記一方のエンコーダと隣接した状態で支持固定する。
又、上述の様に、前記トルク伝達軸の内径側に前記内軸を配置する構成を採用した場合には、この内軸を中空状(中空筒状、中空管状)に構成し、この内軸を軽量化すると共に、この内軸の内部空間を、潤滑油を各部に供給する為の流路として利用する事もできる。
又、前記内軸の軸方向中間部外周面を、前記トルク伝達軸の内周面によって案内支持する構成を採用する事もできる。この場合には、前記内軸の軸方向中間部外周面(前記トルク伝達軸の内周面によって案内される面)に、摩耗防止の為の表面処理を施す事もできる。
Further, when the present invention described in
In order to employ such a configuration, for example, the torque transmission shaft is hollow, and an inner shaft is disposed on the inner diameter side of the torque transmission shaft. And the axial direction one end side part of this inner shaft is connected to the axial direction one end side part of this torque transmission shaft directly or indirectly (through another member) so as not to be relatively rotatable.
In addition, of the two encoders, one encoder is supported and fixed to an inner ring constituting a rolling bearing that rotatably supports the other axial end of the torque transmission shaft, and the other encoder is connected to the shaft of the inner shaft. The other end portion in the direction (the portion protruding from the other end portion in the axial direction of the torque transmission shaft) is supported and fixed in a state adjacent to the one encoder.
Further, as described above, when the configuration in which the inner shaft is disposed on the inner diameter side of the torque transmission shaft is adopted, the inner shaft is formed into a hollow shape (hollow cylindrical shape, hollow tubular shape). In addition, the inner space of the inner shaft can be used as a flow path for supplying lubricating oil to each part.
Further, it is possible to adopt a configuration in which the outer peripheral surface in the axial direction of the inner shaft is guided and supported by the inner peripheral surface of the torque transmission shaft. In this case, a surface treatment for preventing wear can be applied to the outer circumferential surface in the axial direction of the inner shaft (the surface guided by the inner circumferential surface of the torque transmission shaft).
或いは、請求項1に記載した本発明を実施する場合には、例えば、前記両エンコーダ及び前記両センサを、前記トルク伝達軸のうち軸方向に離隔した2箇所位置(例えば両端部)に、それぞれ配置する事ができる。
この様な構成を採用する場合には、前記両エンコーダのうち、少なくとも一方のエンコーダ(好ましくは両方のエンコーダ)を、前記トルク伝達軸を回転自在に支持する為の転がり軸受を構成する内輪に支持固定する。
Alternatively, when carrying out the present invention described in
When such a configuration is adopted, at least one of the encoders (preferably both encoders) is supported by an inner ring constituting a rolling bearing for rotatably supporting the torque transmission shaft. Fix it.
又、請求項1に記載した発明を実施する場合には、前記両センサのうち、少なくとも一方のセンサ(好ましくは両方のセンサ)を、前記トルク伝達軸を回転自在に支持する為の転がり軸受を構成する外輪に支持固定する事ができる。
When the invention described in
これに対し、請求項2に記載した発明を実施する場合には、好ましくは両方のエンコーダを、前記トルク伝達軸を回転自在に支持する為の転がり軸受を構成する内輪に支持固定する事ができる。
In contrast, when carrying out the invention described in
又、本発明の様に、前記内輪に支持固定するエンコーダを、この内輪の内周面に内嵌固定(圧入)する場合には、更に、前記内輪の軸方向端部に、この軸方向端部以外の部分に比べて内径寸法が大きくなった取付段差部を形成する事ができる。そして、この取付段差部に対し、前記エンコーダのうち、この取付段差部の径方向の深さ寸法に比べて径方向の厚さ寸法が小さくなった部分を、内嵌固定する事ができる。 Also, as in the present invention, an encoder that supports fixed to the inner ring, the case you inner fitting fixed (press-fitted) to the inner peripheral surface of the inner ring, furthermore, the axial end portion of the inner ring, the shaft An attachment stepped portion having an inner diameter dimension larger than that of the portion other than the direction end portion can be formed. And the part by which the thickness dimension of the radial direction became small compared with the depth dimension of the radial direction of this attachment step part among the said encoder to this attachment step part can be internally fitted and fixed.
又、本発明を実施する場合には、例えば、前記エンコーダを永久磁石製とすると共に、このエンコーダの被検出面にS極に着磁した部分とN極に着磁した部分とを円周方向に関して交互に設ける(磁気特性を円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化させる)構成を採用できる他、エンコーダを単なる磁性金属製とし、このエンコーダの被検出面に透孔(又は凹部)と柱部(又は凸部)とを円周方向に関して交互に設ける構成を採用できる。又、エンコーダを磁性金属製とし、被検出面に透孔(又は凹部)と柱部(又は凸部)とを設ける構成を採用した場合には、この様なエンコーダと組み合わせるセンサ側に永久磁石を組み込む。 Further, when the present invention is carried out, for example, the encoder is made of a permanent magnet, and a portion magnetized to the S pole and a portion magnetized to the N pole on the detected surface of the encoder in the circumferential direction. In addition to adopting a configuration in which the magnetic characteristics are alternately arranged (alternatingly changing the magnetic characteristics in the circumferential direction at an equal pitch), the encoder is made of a simple magnetic metal, and a through-hole (or recess) and a column are formed on the detection surface of the encoder A configuration in which the portions (or convex portions) are alternately provided in the circumferential direction can be employed. Also, if the encoder is made of magnetic metal and has a structure in which a through hole (or recess) and a column (or protrusion) are provided on the surface to be detected, a permanent magnet is installed on the sensor side combined with such an encoder. Include.
更に、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を実施する場合には、例えば、前記トルク伝達軸に関して、表面硬さをHV400以上とし、且つ、表面炭素濃度を0.2%以上とする事ができる。 Furthermore, when implementing the rotation transmission device with a torque measuring device of the present invention, for example, the surface hardness of the torque transmission shaft may be HV400 or more and the surface carbon concentration may be 0.2% or more. it can.
又、本発明を実施する場合に、前記トルク伝達軸にトルクを入力する為の入力部の位置(形成位置、設置位置)は特に限定されず、例えば軸方向一端部に設ける事もできるし、軸方向中間部、又は、軸方向他端部に設ける事もできる。又、入力部としては、例えば、前記トルク伝達軸の外周面又は内周面に、スプライン部(雄スプライン部又は雌スプライン部)、キー係合部、嵌合面部、螺子部を直接形成する構成を採用できる他、入力歯車、入力プーリ、入力スプロケット等を、前記トルク伝達軸と一体に設けたり、或いは、別体として結合固定する構成を採用できる。
又、同様に、前記トルク伝達軸からトルクを出力する為の出力部の位置(形成位置、設置位置)は特に限定されず、例えば軸方向一端部に設ける事もできるし、軸方向中間部、又は、軸方向他端部に設ける事もできる。又、出力部としては、例えば、前記トルク伝達軸の外周面又は内周面に、スプライン部(雄スプライン部又は雌スプライン部)、キー係合部、嵌合面部、螺子部を直接形成する構成を採用できる他、出力歯車、出力プーリ、出力スプロケット等を、前記トルク伝達軸と一体に設けたり、或いは、別体として結合固定する構成を採用できる。又、前記トルク伝達軸には、複数の出力部を設ける事も可能であり、この場合には、例えば歯数の異なる複数の出力歯車を設けたり、種類の異なる出力部(例えば出力プーリと出力歯車等)を設ける事ができる。
Further, when implementing the present invention, the position (formation position, installation position) of the input part for inputting torque to the torque transmission shaft is not particularly limited, and for example, it can be provided at one end part in the axial direction, It can also be provided in the axially intermediate portion or the other axial end portion. As the input portion, for example, a spline portion (male spline portion or female spline portion), a key engagement portion, a fitting surface portion, and a screw portion are directly formed on the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the torque transmission shaft. In addition, a configuration in which an input gear, an input pulley, an input sprocket, and the like are provided integrally with the torque transmission shaft or coupled and fixed separately can be employed.
Similarly, the position (formation position, installation position) of the output part for outputting torque from the torque transmission shaft is not particularly limited, and can be provided at one end part in the axial direction, Or it can also provide in an axial direction other end part. As the output portion, for example, a spline portion (male spline portion or female spline portion), a key engagement portion, a fitting surface portion, and a screw portion are directly formed on the outer peripheral surface or inner peripheral surface of the torque transmission shaft. In addition, a configuration in which an output gear, an output pulley, an output sprocket, and the like are provided integrally with the torque transmission shaft or coupled and fixed separately can be employed. The torque transmission shaft may be provided with a plurality of output portions. In this case, for example, a plurality of output gears having different numbers of teeth may be provided, or different types of output portions (for example, an output pulley and an output). Gears, etc.) can be provided.
又、本発明を実施する場合には、前記トルク伝達軸を、ハウジング等の使用時にも回転しない部分に対し、1乃至複数の軸受(少なくとも1個の転がり軸受を含む)を用いて回転自在に支持する。この場合に使用する軸受としては、例えば深溝型、アンギュラ型等の玉軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、ラジアルニードル軸受、自動調心ころ軸受、滑り軸受等を使用できる。又、複数の軸受を使用する場合には、例えば、前記トルク伝達軸の軸方向中間部のうち、トルクの入力部と出力部との間部分を、回転自在に支持する事ができる。
又、本発明を実施する場合には、例えば、前記トルク伝達軸にトルクを入力する動力源の回転軸を、このトルク伝達軸と同軸、平行、又は直角に配置する事ができる。
尚、本明細書で、軸の軸方向一端側とは、当該軸の中央部よりも軸方向一端に近い側に存在する部分(一端部を含む)を言い、反対に、軸方向他端側とは、当該軸の中央部よりも軸方向他端に近い側に存在する部分(他端部を含む)を言う。
When the present invention is carried out, the torque transmission shaft can be freely rotated by using one or more bearings (including at least one rolling bearing) with respect to a portion that does not rotate even when a housing or the like is used. To support. As bearings used in this case, for example, deep groove type and angular type ball bearings, tapered roller bearings, cylindrical roller bearings, radial needle bearings, self-aligning roller bearings, sliding bearings and the like can be used. When a plurality of bearings are used, for example, a portion between the torque input portion and the output portion of the intermediate portion in the axial direction of the torque transmission shaft can be rotatably supported.
When the present invention is carried out, for example, the rotation shaft of a power source that inputs torque to the torque transmission shaft can be arranged coaxially, parallel, or at a right angle to the torque transmission shaft.
In addition, in this specification, the axial direction one end side of a shaft means a portion (including one end portion) that is closer to one end in the axial direction than the center portion of the shaft. Means a portion (including the other end portion) present on the side closer to the other end in the axial direction than the central portion of the shaft.
上述の様に構成する本発明のトルク測定装置付回転伝達装置によれば、組立作業性の向上を図れると共に、トルクの測定精度の向上を図れる。
即ち、本発明のうち、請求項1に記載した発明の場合には、1対のエンコーダのうち少なくとも一方のエンコーダを、転がり軸受を構成する内輪に支持しており、請求項2に記載した発明の場合には、1対のセンサのうち少なくとも一方のセンサを、転がり軸受を構成する外輪に支持している。この為、請求項1に記載した発明によれば、エンコーダの取付作業性の向上を図れ、請求項2に記載した発明によれば、センサの取付作業性の向上を図れる。従って、何れの場合にも、トルク測定装置付回転伝達装置の組立作業性の向上を図れる。
又、本発明のうち、請求項1に記載した発明の場合には、前記エンコーダを支持した内輪と、この内輪を外嵌固定したトルク伝達軸との間部分に、内側回り止め機構を設けており、請求項2に記載した発明の場合には、前記センサを支持した外輪と、この外輪を内嵌固定した使用時に回転しない部分との間部分に、外側回り止め機構を設けている。この為、請求項1に記載した発明によれば、前記エンコーダを支持した内輪と前記トルク伝達軸とが相対回転する事を防止する事ができ、請求項2に記載した発明によれば、前記センサを支持した外輪と前記回転しない部分とが相対回転する事を防止できる。従って、何れの場合にも、相対回転に基づいて、1対のセンサの出力信号同士の間に位相差が生じる事を防止できる。この結果、本発明によれば、トルクの測定精度の向上を図れる。
According to the rotation transmission device with a torque measuring device of the present invention configured as described above, the assembly workability can be improved and the torque measurement accuracy can be improved.
That is, in the case of the invention described in
In the invention described in
[実施の形態の第1例]
本発明の実施の形態の第1例に就いて、図1〜7を参照しつつ説明する。本例のトルク測定装置付回転伝達装置5は、例えば自動車用の自動変速機に組み込んで使用する。この様なトルク測定装置付回転伝達装置5は、ベルト式CVT等のインプットシャフト(又はカウンタシャフト)として機能する中空状(中空筒状)のトルク伝達軸6と、1対の転がり軸受7a、7bと、入力歯車8と、出力歯車9と、内軸10と、第一エンコーダ11と、第二エンコーダ12と、1個のセンサユニット13と、ハウジング(ミッションケース)14と、を備える。
[First example of embodiment]
A first example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The rotation transmission device with
前記トルク伝達軸6は、炭素鋼の如き合金鋼により中空円筒状に造られたもので、焼き入れ、焼き戻し処理等の熱処理を行い、このトルク伝達軸6の表面硬さをHV400以上とすると共に、表面炭素濃度を0.2%以上としている。又、本例の場合には、前記トルク伝達軸6にトルクを入力する為の前記入力歯車8を、このトルク伝達軸6の軸方向中間部に、このトルク伝達軸6とは別体に設けており、トルクを出力する為の前記出力歯車9を、このトルク伝達軸6の軸方向一端寄り部分(図1の右端寄り部分)に、このトルク伝達軸6とは別体に設けている。又、このトルク伝達軸6のうち、前記入力歯車8及び前記出力歯車9が設置された部分を挟んだ両側部分(軸方向他端部分及び軸方向一端部)を、前記1対の転がり軸受7a、7bにより、前記ハウジング14に対し回転自在に支持している。
The
前記入力歯車8及び前記出力歯車9は、炭素鋼の如き合金鋼製のはすば歯車又は平歯車であり、前記トルク伝達軸6とは別体に設けられている。この為に、前記入力歯車8及び前記出力歯車9の嵌合部に関して、同心性を確保する為の円筒面嵌合部と、相対回転を防止する為のインボリュートスプライン係合部とを、軸方向に隣接配置した構成を採用している。
The
前記両転がり軸受7a(7b)は、例えば深溝型、アンギュラ型等の玉軸受、円すいころ軸受、円筒ころ軸受、ラジアルニードル軸受、自動調心ころ軸受等(図示の例は玉軸受)であり、それぞれが円環状の外輪15a(15b)及び内輪16a(16b)と、複数個の転動体17、17とから構成されている。このうちの外輪15a(15b)は、使用時にも回転しない静止輪であり、前記ハウジング14に内嵌固定されている。前記内輪16a(16b)は、使用時に回転する回転輪であり、前記トルク伝達軸6に外嵌固定されている。前記各転動体17、17は、前記外輪15a(15b)の軸方向中間部内周面に形成された外輪軌道と、前記内輪16a(16b)の軸方向中間部外周面に形成された内輪軌道との間に、保持器により保持された状態で、転動自在に設けられている。又、本例の場合には、前記両転がり軸受7a、7b同士で、互いの接触角を逆向きとしている。
The
特に本例の場合、前記転がり軸受7aを構成する内輪16aと、この内輪16aを外嵌固定した前記トルク伝達軸6との相対回転を防止する為、これら内輪16aとトルク伝達軸6との間部分に、特許請求の範囲に記載した内側回り止め機構に相当する、キー係合部18を設けている。より具体的には、図1及び図3に示す様に、前記内輪16aの内周面のうち、軸方向一端側半部(図1の右側半部)の円周方向一部に、径方向外方に凹んだ内輪側キー溝19を形成している。又、前記トルク伝達軸6の外周面のうち、軸方向他端寄り部分(図1の左端寄り部分)の円周方向一部に、径方向内方に凹んだ軸側キー溝20を形成している。そして、前記内輪側キー溝19とこの軸側キー溝20とを径方向に跨ぐ状態で、これら両溝19、20に、矩形板状のキー部材21を圧入している。これにより、前記内輪16aと前記トルク伝達軸6との相対回転を機械的に防止している。更に、本例の場合には、自由状態での前記キー部材21の幅寸法を、自由状態での前記内輪側キー溝19及び前記軸側キー溝20の幅寸法よりも少しだけ大きくして、前記内輪16aと前記トルク伝達軸6とが円周方向にがたつく事を防止している。
Particularly in the case of this example, in order to prevent relative rotation between the
又、前記内軸10は、炭素鋼の如き合金鋼又は合成樹脂により略円柱状(又は円管状)に造られたもので、前記トルク伝達軸6の内径側に、このトルク伝達軸6と同心に配置されている。又、前記内軸10は、その軸方向一端部(図1の右端部)を、このトルク伝達軸6の軸方向一端部に相対回転不能に連結すると共に、その軸方向他端部(図1の左端部)を、前記トルク伝達軸6の軸方向他端開口から軸方向他側に突出させている。図示の構造の場合には、前記内軸10の軸方向一端部を、前記トルク伝達軸6の軸方向一端部に相対回転不能に連結する為に、この内軸10の軸方向一端部に設けた大径部22の外周面と、このトルク伝達軸6の軸方向一端部内周面とを、相対回転不能に締り嵌めにより嵌合固定している。尚、これら両周面同士を、相対回転不能に連結する為に、例えばインボリュートスプラインやキーによる係合を採用する事もできる。又、本例の場合には、前記内軸10のうち、前記大径部22から軸方向に外れた部分の外周面と、前記トルク伝達軸6の内周面との間部分には、軸方向全長且つ全周に亙って、隙間(微小隙間)が設けられている。この間部分には、潤滑油を充満させて、フィルムダンパとして機能させる事もできる。
The
前記第一エンコーダ11は、前記転がり軸受7aを構成する内輪16aに支持固定されている。言い換えれば、この第一エンコーダ11は、前記転がり軸受7aを構成する内輪16aを介して、前記トルク伝達軸6の軸方向他端寄り部分に間接的に取り付けられている。この為、前記第一エンコーダ11は、このトルク伝達軸6の軸方向他端寄り部分と共に(同期して)回転可能である。これに対し、前記第二エンコーダ12は、前記内軸10のうちで、前記トルク伝達軸6の軸方向他端開口から軸方向他側に突出した部分(軸方向他端部)に外嵌固定されている。言い換えれば、前記第二エンコーダ12は、前記内軸10を介して、前記トルク伝達軸6の軸方向一端部に間接的に取り付けられている。この為、前記第二エンコーダ12は、このトルク伝達軸6の軸方向一端部と共に(同期して)回転可能である。
The
又、前記第一、第二両エンコーダ11、12は、前記転がり軸受7aを構成する内輪16a又は前記内軸10の軸方向他端部に支持固定される、磁性金属板から造られた断面クランク形で円環状の支持環23、24と、これら各支持環23、24の外周面に固定された、ゴム、合成樹脂等の高分子材料中に磁性粉を分散させて全体を円筒状とした、ゴム磁石、プラスチック磁石等の永久磁石製のエンコーダ本体25、26とから成る。尚、これらエンコーダ本体25、26中に含有する磁性粉としては、例えば、ストロンチウムフェライト、バリウムフェライト等のフェライト系の磁性粉や、サマリウム−鉄、サマリウム−コバルト、ネオジウム−鉄−ボロン等の希土類元素の磁性粉を採用できる。そして、前記第一エンコーダ11を構成するエンコーダ本体25の外周面を、第一被検出面27とし、又、前記第二エンコーダ12を構成するエンコーダ本体26の外周面を、第二被検出面28としている。これら第一、第二両被検出面27、28は、互いの直径が等しく、互いに同心に、且つ、軸方向に隣り合う状態で近接(例えば軸方向に10mm以内、好ましくは5mm以内の間隔をあけて)配置されている。又、前記第一、第二両被検出面27、28には、それぞれS極とN極とが、円周方向に関して交互に且つ等ピッチで配置されており、磁気特性を円周方向に関して交互に且つ等ピッチで変化させている。前記第一、第二両被検出面27、28の磁極(S極、N極)の総数は、互いに一致している。尚、図示は省略するが、第一エンコーダ(エンコーダ本体)を、内輪に対して支持環を介する事なく直接取り付けても良い。又、図示は省略するが、第二エンコーダを構成する支持環の内周面に雌ねじを形成し、この雌ねじを内軸の軸方向他端部に形成した雄ねじ部に螺合させる事により、第二エンコーダを内軸の軸方向他端部に取り付けても良い。更に本例の場合には、第一センサ29及び第二センサ30を備えた前記センサユニット13を、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに支持固定している。
The first and
前記第一エンコーダ11の具体的な支持構造に就いて、図1及び図2を参照しつつ説明する。この第一エンコーダ11は、前述した通り、前記支持環23と、この支持環23の外周面に固定された前記エンコーダ本体25とから構成されている。このうちの支持環23は、板厚が0.5〜1.3mm程度のSPCC等の圧延鋼板に、プレス加工を施して造られたもので、断面クランク形に構成されており、前記内輪16aに内嵌固定する為の小径筒部31と、前記エンコーダ本体25をその外周面に固定した大径筒部32と、これら小径筒部31の軸方向他端部と大径筒部32の軸方向一端部とを連続する円輪部33とを備えている。又、前記支持環23のうちで、前記小径筒部31と前記円輪部33とを連続する屈曲部34a、及び、前記大径筒部32とこの円輪部33とを連続する屈曲部34bの、それぞれの曲率半径(曲げR)は、0.2〜1.3mmの範囲に規制されている。
A specific support structure of the
又、本例の場合には、前記内輪16aの内周面のうち、軸方向他端部に、軸方向一端部乃至中間部(内輪側キー溝19が形成された部分を除く)に比べて内径寸法が大きくなった取付段差部35を形成し、この取付段差部35に前記小径筒部31を、圧入締め代が20〜400μm程度となる範囲で圧入固定している。本例の場合には、圧入締め代の値を上記範囲に収める事で、前記第一エンコーダ11の脱落を防止すると共に、圧入時の破損を防止している。前記取付段差部35の内径寸法は、前記内輪16aの内周面のうちでこの取付段差部35から軸方向に外れた部分の内径寸法に、前記支持環23の板厚を2倍した値を加えた合計値よりも大きくしている。別の言い方をすれば、前記取付段差部35の径方向の深さ寸法を、前記支持環23(小径筒部31)の板厚(径方向の厚さ)よりも小さくしている。これにより、前記取付段差部35に前記小径筒部31を圧入固定した状態で、この小径筒部31の内周面が前記内輪16aの内周面よりも径方向内方に突出しない様にして、この小径筒部31の内周面が前記トルク伝達軸6の外周面に接触する事を防止している。又、本例の場合には、上述した様に、前記各屈曲部34a、34bの曲率半径を小さい値に規制する事で、前記内輪16aの軸方向端面に対する前記円輪部33の当接面積を広く確保して、前記大径筒部32、延いては、この大径筒部32に固定した前記エンコーダ本体25の、前記内輪16aに対する同心性を確保する様にしている。
Further, in the case of this example, the inner peripheral surface of the
尚、本発明の技術的範囲からは外れるが、第一エンコーダ11は、図7に示した様に、内輪16aの外周面の軸方向他端部(溝肩部)に、締り嵌めで外嵌固定する構成を採用する事もできる。図示の構造の場合には、第一エンコーダ11を構成する支持環23は、エンコーダ本体25を固定する為の小径筒部31aと、前記内輪16aの外周面に外嵌固定する為の大径筒部32aと、これら小径筒部31aの軸方向一端部と大径筒部32aの軸方向他端部とを連続する円輪部33aとを備えており、断面クランク形に構成されている。この様な第一エンコーダ11の支持構造を採用する場合にも、大径筒部32aの圧入締め代の値を20〜400μmに規制したり、この大径筒部32a及び前記小径筒部31aと前記円輪部33aとの間の屈曲部34a、34bの曲率半径の値を0.2〜1.3mmの範囲に規制する事が好ましい。
Although not included in the technical scope of the present invention, as shown in FIG. 7, the
次に、前記センサユニット13の構成及び具体的な支持構造に就いて、図1及び図2に加えて、図4〜6を参照しつつ説明する。
本例の場合、前記センサユニット13を、前記第一センサ29と、第二センサ30と、第一基板36と、第二基板37と、センサ支持ブロック38と、センサキャップ39とを含んで構成している。このうちの第一センサ29(第二センサ30)は、図5に示した様に、ホール素子、ホールIC、MR素子(GMR素子、TMR素子、AMR素子を含む)等の磁気検出素子を備えた検出部40a(40b)と、この検出部40a(40b)からそれぞれ引き出された1対の端子41a、41a(41b、41b)と、これら両端子41a、41a(41b、41b)の長さ方向中間部同士を導通させる事なく連結する連結部材42a(42b)とを備えている。又、本例の場合には、前記各端子41a、41a(41b、41b)を略コ字形に折り曲げて、前記第一センサ29(第二センサ30)を支持するのに利用している。
Next, the structure and specific support structure of the
In the case of this example, the
前記センサ支持ブロック38は、合成樹脂製で、部分円環状(円弧板状)に構成されており、円周方向に隣接する部分に1対の取付部43a、43bを軸方向位置をずらした(オフセットした)状態で設けている。本例の場合には、この様な取付部43a、43bに対し、前記第一、第二両センサ29、30を取り付けている。具体的には、この第一センサ29を構成する端子41a、41aの先端部と、前記第二センサ30を構成する端子41b、41bの先端部とを、軸方向に関して反対向き(向き合う方向)に配置する。そして、コ字形に折り曲げられた前記両端子41a、41aにより、前記取付部43aを径方向両側及び軸方向片側(他端側)から取り囲む様に、前記第一センサ29をこの取付部43aに支持する。又、同様に、コ字形に折り曲げられた前記両端子41b、41bにより、前記取付部43bを径方向両側及び軸方向片側(一端側)から取り囲む様に、前記第二センサ30をこの取付部43bに取り付ける。尚、この様に第一、第二センサ29、30を取り付けた状態で、前記各検出部40a、40bと前記各連結部材42a、42bとの間で、前記各取付部43a、43bを径方向両側から弾性的に挟持している。又、前記第一、第二両センサ29、30を前記センサ支持ブロック38に取り付けた状態で、前記両端子41a、41a、41b、41bの先端部を、前記第一、第二両基板36、37にそれぞれ電気的に接続している。
The
前記第一、第二両基板36、37は、略円弧板状に構成されており、前記センサ支持ブロック38の軸方向両側面に支持されている。具体的には、前記第一、第二両基板36、37は、複数個所に形成された係合孔44、44に、前記センサ支持ブロック38の軸方向側面に形成した固定用ピン(係合凸部)45、45を係合(圧入)する事で、このセンサ支持ブロック38の軸方向側面に支持されている。又、本例の場合、前記第一、第二両基板36、37同士を円周方向一端部で電気的に接続すると共に、このうちの第一基板36に対し、ハーネス46を電気的に接続している。
The first and
本例の場合には、前記センサ支持ブロック38に対し、前記第一、第二両センサ29、30を取り付けると共に、前記第一、第二両基板36、37を支持した状態で、これら各部材29、30、36、37、38を、前記センサキャップ39内に収納している。このセンサキャップ39は、板厚が0.5〜1.3mm程度のSPCC等の圧延鋼板に、プレス加工を施して造られたもので、全体を略円環状に構成している。具体的には、前記センサキャップ39は、円輪状の底部47と、この底部47の外径側端部から軸方向一端側に向けて直角に折れ曲がる状態で設けられた外側筒部48と、この外側筒部48の軸方向一端部から径方向内方に向けて直角に折れ曲がる状態で設けられた突き当て円輪部49と、この突き当て円輪部49の径方向中間部から軸方向一端側に向け突出する状態で設けられた支持筒部50とを備えている。
In this example, the first and
本例の場合には、上述の様な構成を有する前記センサキャップ39を、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに支持固定している。この為に、この外輪15aの内周面のうちで、軸方向中央部に形成された外輪軌道51の軸方向他側に設けられた肩部52の軸方向他端部に、内径寸法が大きくなった嵌合段差部53を形成している。そして、この嵌合段差部53に対し前記支持筒部50を、圧入締め代が20〜400μm程度となる範囲で圧入固定している。これにより、前記センサキャップ39の脱落を防止すると共に、圧入時の破損を防止している。又、前記肩部52のうちで、前記外輪軌道51と軸方向に隣接した部分の内径寸法を小さいままとして、前記転がり軸受7aを構成する転動体(玉)17が、前記肩部52に乗り上げるのを防止している。
In the case of this example, the
又、上述の様に互いに組み合わせた、前記第一、第二両センサ29、30、前記第一、第二両基板36、37、及び、前記センサ支持ブロック38と、この第一基板36に接続した前記ハーネス46の一端部とを、図示しないエポキシ系接着剤やシリコン系接着剤等の樹脂系接着剤により封止(この樹脂部材に包埋)した状態で、前記センサキャップ39の内側に前記各固定用ピン45、45を利用して保持固定している。又、この状態で、前記ハーネス46の残部は、前記底部47の一部に形成したハーネス引出孔54を通じて軸方向に引き出している。又、本例の場合には、前記センサキャップ39を前記外輪15aの嵌合段差部53に圧入固定した状態で、内側に設置された前記第一センサ29を構成する検出部40aを、前記第一エンコーダ11の外周面(第一被検出面27)に対し径方向に関する微小隙間を介して対向させると共に、前記第二センサ30を構成する検出部40bを、前記第二エンコーダ12の外周面(第二被検出面28)に対し径方向に関する微小隙間を介して対向させている。この為、前記第一センサ29は、前記第一エンコーダ11の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させ、前記第二センサ30は、前記第二エンコーダ12の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させる。そして、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号を、軸方向に引き出された1本のハーネス46を通じて、図示しない演算器に送信する。又、このハーネス46を通じて、前記第一、第二両センサ29、30に電力を供給する。
Further, the first and
以上の様な構成を有する本例のトルク測定装置付回転伝達装置5の場合、前記センサユニット13を構成する第一、第二両センサ29、30の出力信号は、前記トルク伝達軸6と共に前記第一、第二両エンコーダ11、12が回転する事に伴い、それぞれ周期的に変化する。ここで、この変化の周波数(及び周期)は、前記トルク伝達軸6の回転速度に見合った値をとる。従って、これら周波数(又は周期)と回転速度との関係を予め調べておけば、この周波数(又は周期)に基づいて、この回転速度を求められる。又、前記トルク伝達軸6によりトルクを伝達する際には、前記入力歯車8及び前記出力歯車9との間部分が弾性的に捩れ変形する事に伴い、前記トルク伝達軸6の軸方向両端部同士(第一、第両二エンコーダ11、12同士)が回転方向に相対変位する。そして、この様に第一、第両二エンコーダ11、11同士が回転方向に相対変位する結果、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号同士の間の位相差比(=位相差/1周期)が変化する。ここで、この位相差比は、前記トルクに見合った値をとる。従って、これら位相差比とトルクとの関係を予め調べておけば、この位相差比に基づいて、このトルクを算出する事ができる。尚、この算出処理は、前記演算器により行う。この為、この演算器には、予め理論計算や実験により調べておいた、前記位相差比と前記トルクとの関係を、計算式やマップ等の型式で組み込んでおく。
In the case of the
又、本例のトルク測定装置付回転伝達装置5によれば、組立作業性の向上を図れる。
即ち、本例の場合には、前記第一エンコーダ11を、前記トルク伝達軸6に比べて、寸法が小さく、且つ、重量の軽い前記転がり軸受7aを構成する内輪16aに取り付けている為、この第一エンコーダ11を、前記トルク伝達軸6に直接取り付ける場合に比べて、この第一エンコーダ11の取付作業性の向上を図れる。又、前記第一センサ29及び前記第二センサ30を、前記センサ支持ブロック38及び前記センサキャップ39を介して、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに支持固定している為、これら第一、第二各センサ29、30を、前記ハウジング14に直接支持する場合に比べて、これら第一、第二各センサ29、30の取付作業性の向上を図れる。従って、本例の場合には、前記トルク測定装置付回転伝達装置5の組立作業性の向上を図れる。
Further, according to the
That is, in the case of this example, the
又、本例の場合には、前記トルク伝達軸6の軸方向一端部の位相を、このトルク伝達軸6の内径側に配置され、その軸方向他端部がこのトルク伝達軸6の軸方向他端開口から突出した前記内軸10に伝達できる為、このトルク伝達軸6の軸方向他端部の位相を検出する為の前記第一エンコーダ11と、このトルク伝達軸6の軸方向一端部の位相を検出する為の第二エンコーダ12とを、このトルク伝達軸6の軸方向に関して他端側部分に隣接配置する(まとめて配置する)事ができる。従って、前記第一、第二両センサ29、30を前記センサ支持ブロック38に保持した1個のセンサユニット13を使用でき、この面からも、センサの取り付け作業性を良好にできる。具体的には、前記センサキャップ39を、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに取り付ける作業を1回行うだけで、前記第一、第二両センサ29、30を高精度に位置決めする事ができる。又、ハーネスの本数を2本{ハーネス4、4(図20参照)}から1本{ハーネス46(図1〜2、4参照)}に減らす事ができる為、ハーネスの配線作業の簡略化を図れる(取り回し性を良好にできる)と共に、コスト及び重量の低減を図れる。
In the case of this example, the phase of one end portion in the axial direction of the
又、前記第一、第二両センサ29、30を支持した前記センサキャップ39を、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに支持固定している為、この転がり軸受7aを利用して、この転がり軸受7aを構成する内輪16aに支持固定された前記第一エンコーダ11に対する前記第一センサ29の位置決めを容易に図る事ができる。この為、これら第一エンコーダ11と第一センサ29との位置関係を、容易に且つ厳密に規制する事ができる。又、本例の場合には、前記第二センサ30に就いても、前記転がり軸受7aを利用して位置決めを図る事ができる。従って、前記第一、第二両センサ29、30の検出部と、前記第一、第二両エンコーダ11、12(特に内輪に支持された第一エンコーダ11)の被検出面(第一、第二両被検出面27、28)との径方向に関する隙間を、容易に且つ厳密に管理する事が可能になる。
In addition, since the
更に、本例の場合には、前記第一エンコーダ11を支持した内輪16aと、この内輪16aを外嵌固定した前記トルク伝達軸6との間部分に、前記キー係合部18を設けている。この為、前記第一エンコーダ11を支持した内輪16aと前記トルク伝達軸6とが相対回転する事を防止できる。従って、これら内輪16aとトルク伝達軸6との相対回転に基づいて、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号同士の間に位相差が生じる事を防止できる。この結果、本例のトルク測定装置付回転伝達装置5によれば、トルクの測定精度の向上を図れる。
Furthermore, in the case of this example, the
又、前記第一、第二両センサ29、30を構成する端子41a、41bをそれぞれ、これら第一、第二両センサ29、30を構成する検出部40a、40bから略コ字形に折れ曲がる状態で引き出しており、これら各端子41a、41bにより、前記センサ支持ブロック38を径方向両側及び軸方向片側から取り囲む様にして、前記第一、第二両センサ29、30を前記センサ支持ブロック38に支持している。この為、直線状の端子を例えば放射方向(径方向)又は軸方向に配置する構成を採用した場合に比べて、前記第一、第二両センサ29、30の径方向及び軸方向に関する寸法を小さく抑える事ができる。従って、本例の構造によれば、前記第一、第二両センサ29、30の小型化を図る事ができる。この結果、これら第一、第二両センサ29、30を支持したセンサキャップ39が、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aよりも径方向外方に突出する事を防止でき、このセンサキャップ39をこの外輪15aを内嵌固定した前記ハウジング14の内径側に配置する事が可能になる。
Further, the
又、前記第一エンコーダ11を構成する支持環23の小径筒部31を、前記内輪16aの内周面の軸方向他端部に形成された取付段差部35に圧入固定している為、前記第一エンコーダ11の第一被検出面27の外径寸法を小さく抑える事が可能になる。この為、前記第一、第二両センサ29、30を支持した前記センサキャップ39の外径寸法を小さく抑える事ができる。
Further, since the small-diameter
又、前記第一、第二両センサ29、30を、円周方向に関する位相(位置)をずらした状態で、軸方向に関して互いに反対向きに配置している為、前記センサユニット13の軸方向寸法の短縮化を図れる。又、前記ハーネス46を軸方向に引き出している為、このセンサユニット13を取り付けた前記転がり軸受7aを、前記ハウジング14に内嵌固定する際に、前記ハーネス46が邪魔にならずに済み、取り付け作業性が低下する事を防止できる。
Further, since the first and
更に、前記トルク伝達軸6の表面硬さをHV400以上とすると共に、表面炭素濃度を0.2%以上としている為、このトルク伝達軸6の耐久性の向上を図れる。従って、本例のトルク測定装置付回転伝達装置5を、自動車や風力発電装置等、特に耐久性が要求される用途に好ましく適用できる。しかも、前記トルク伝達軸6を前記両転がり軸受7a、7bにより回転自在に支持している為、滑り軸受により支持する構成を採用した場合に比べて、前記トルク伝達軸6に作用する摩擦トルクを小さく抑えられる。この為、このトルク伝達軸6が伝達するトルクを大きく確保できて、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号から得られるトルクの測定精度を良好にできる。
Furthermore, since the surface hardness of the
[実施の形態の第2例]
本発明の実施の形態の第2例に就いて、図8を参照しつつ説明する。本例の特徴は、転がり軸受7aを構成する内輪16aと、この内輪16aを外嵌固定したトルク伝達軸6との間部分に設けたキー係合部18aの構造にある。即ち、本例の場合には、前記内輪16aの内周面のうちの円周方向一部に、径方向外方に凹んだ内輪側キー溝19を形成しており、前記トルク伝達軸6の外周面の円周方向一部に、径方向外方に突出した断面矩形状の軸側凸部55を形成している。そして、この軸側凸部55を、前記内輪側キー溝19に隙間なく圧入する事で、前記キー係合部18aを構成している。この様な構成により、本例の場合には、前記実施の形態の第1例の場合に比べて、部品点数の低減によるコスト低減を図れる。
尚、本例の場合にも、前記軸側凸部55の自由状態での幅寸法を、前記内輪側キー溝19の自由状態での幅方向寸法よりも少しだけ大きくして、前記内輪16aと前記トルク伝達軸6とが円周方向にがたつく事を防止している。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
[Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this example lies in the structure of a key
Also in the case of this example, the width dimension in the free state of the shaft-side
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment.
[実施の形態の第3例]
本発明の実施の形態の第3例に就いて、図9を参照しつつ説明する。本例の特徴は、転がり軸受7aを構成する内輪16aと、この内輪16aを外嵌固定したトルク伝達軸6との間部分に設けたキー係合部18bの構造にある。即ち、本例の場合には、前記内輪16aの内周面のうちの円周方向一部に、径方向内方に突出した断面矩形状の内輪側凸部56を形成しており、前記トルク伝達軸6の外周面の円周方向一部に、径方向内方に凹んだ軸側キー溝20を形成している。そして、前記内輪側凸部56を、この軸側キー溝20に隙間なく圧入する事で、前記キー係合部18bを構成している。この様な構成により、本例の場合には、前記実施の形態の第1例の場合に比べて、部品点数の低減によるコスト低減を図れる。
尚、本例の場合にも、前記内輪側凸部56の自由状態での幅寸法を、前記軸側キー溝20の自由状態での幅方向寸法よりも少しだけ大きくして、前記内輪16aと前記トルク伝達軸6とが円周方向にがたつく事を防止している。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
[Third example of embodiment]
A third example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this example lies in the structure of a
Also in the case of this example, the width dimension in the free state of the inner ring side
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment.
[実施の形態の第4例]
本発明の実施の形態の第4例に就いて、図10を参照しつつ説明する。本例の特徴は、センサユニット13aを構成するセンサキャップ39aを、トルク伝達軸6の軸方向他端寄り部分を回転自在に支持する転がり軸受7aを構成する外輪15aに代えて、ハウジング14に対して支持固定(内嵌固定)する構成を採用した点にある。この様な構成を有する本例の場合には、前記実施の形態の第1例の場合(外輪15aに取り付ける場合)に比べて、前記センサキャップ39aの取付構造に関する自由度を高くできる。又、前記ハウジング14の変形時に、第一、第二両センサ29、30が、第一、第二両エンコーダ11、12に対して同方向に変位する為、前記ハウジング14の変形が、トルクの検出精度に与える影響を小さくできる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
[Fourth Example of Embodiment]
A fourth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this example is that the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment.
[実施の形態の第5例]
本発明の実施の形態の第5例に就いて、図11を参照しつつ説明する。本例の特徴は、実施の形態の第1例の構造から内軸を省略すると共に、第一エンコーダ11及び第一センサ29の組と、第二エンコーダ12及び第二センサ30の組とを、軸方向に離隔した状態で、トルク伝達軸6の軸方向両側にそれぞれ配置した点にある。その他の部分の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様であるので、以下、本例の特徴部分を説明する。
[Fifth Example of Embodiment]
A fifth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this example is that the inner shaft is omitted from the structure of the first example of the embodiment, and the set of the
本例の場合にも、前記トルク伝達軸6の軸方向両端部を、ハウジング14に対し、1対の転がり軸受7a、7bにより、回転自在に支持している。そして、前記第一、第二エンコーダ11、12のうち、第一エンコーダ11を、前記転がり軸受7aを構成する内輪16aに支持固定している。言い換えれば、この第一エンコーダ11は、この転がり軸受7aを構成する内輪16aを介して、前記トルク伝達軸6の軸方向他端部に間接的に取り付けられている。この為、前記第一エンコーダ11は、このトルク伝達軸6の軸方向他端部と共に(同期して)回転可能である。これに対し、前記第二エンコーダ12を、前記転がり軸受7bを構成する内輪16bに支持固定している。言い換えれば、この第二エンコーダ12は、この転がり軸受7bを構成する内輪16bを介して、前記トルク伝達軸6の軸方向一端部に間接的に取り付けられている。この為、前記第二エンコーダ12は、このトルク伝達軸6の軸方向一端部と共に(同期して)回転可能である。尚、前記第一、第二両エンコーダ11、12の前記両内輪16a、16bに対する支持構造に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
Also in this example, both axial ends of the
本例の場合、前記転がり軸受7aを構成する内輪16aと、この内輪16aを外嵌固定した前記トルク伝達軸6との相対回転を防止する為、これら内輪16aとトルク伝達軸6との間部分に、キー係合部18を設けている。より具体的には、前記内輪16aの内周面のうち、軸方向一端側半部(図11の右側半部)の円周方向一部に、径方向外方に凹んだ内輪側キー溝19を形成している。又、前記トルク伝達軸6の外周面のうち、軸方向他端寄り部分(図11の左端寄り部分)の円周方向一部に、径方向内方に凹んだ軸側キー溝20を形成している。そして、前記内輪側キー溝19とこの軸側キー溝20とを径方向に跨ぐ状態で、これら両溝19、20にキー部材21を圧入している。これにより、前記内輪16aと前記トルク伝達軸6との相対回転を機械的に防止している。又、本例の場合には、前記転がり軸受7bを構成する内輪16bと、この内輪16bを外嵌固定した前記トルク伝達軸6との相対回転を防止する為、これら内輪16bとトルク伝達軸6との間部分に、キー係合部18cを設けている。より具体的には、前記内輪16bの内周面のうち、軸方向他端側半部(図11の左側半部)の円周方向一部に、径方向外方に凹んだ内輪側キー溝19aを形成している。又、前記トルク伝達軸6の外周面のうち、軸方向一端寄り部分(図11の右端寄り部分)の円周方向一部に、径方向内方に凹んだ軸側キー溝20aを形成している。そして、前記内輪側キー溝19aとこの軸側キー溝20aとを径方向に跨ぐ状態で、これら両溝19a、20aにキー部材21aを圧入している。これにより、前記内輪16bと前記トルク伝達軸6との相対回転を機械的に防止している。
In the case of this example, in order to prevent relative rotation between the
又、本例の場合には、第一、第二両センサ29、30のうち、第一センサ29を、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに支持固定しており、第二センサ30を、前記転がり軸受7bを構成する外輪15bに支持固定している。より具体的には、前記第一センサ29を、第一基板36と、センサ保持ブロック38aと、センサキャップ39bと組み合わせて、センサユニット13bを構成し、前記外輪15aに支持固定している。同様に、前記第二センサ30に就いても、第二基板37と、センサ保持ブロック38bと、センサキャップ39cと組み合わせて、センサユニット13cを構成し、前記外輪15bに支持固定している。
In the case of this example, of the first and
本例の場合には、前記各センサ支持ブロック38a、38bとして、合成樹脂製で、部分円環状に構成されており、円周方向1個所にのみ取付部を備えたものを使用している。そして、この取付部に対し、前記第一、第二各センサ29、30を、それぞれ取り付けている。具体的には、これら第一、第二各センサ29、30を構成する略コ字形の端子41a、41bにより、前記各取付部を、それぞれ径方向両側及び軸方向片側から取り囲む様に、前記第一、第二各センサ29、30を前記各取付部に取り付けている。
In the case of this example, each of the
そして、前記第一、第二各センサ29、30を構成する端子41a、41bの先端部を、前記各センサ支持ブロック38a、38bの軸方向側面にそれぞれ支持された前記第一、第二各基板36、37に対し、それぞれ電気的に接続している。又、これら第一、第二各基板36、37に対し、それぞれハーネス46、46を電気的に接続している。
The first and second substrates are respectively supported by the tip portions of the
又、本例の場合には、前記各センサ支持ブロック38a、38bに対し、前記第一、第二各センサ29、30を取り付けると共に、前記第一、第二各基板36、37を支持した状態で、これら各部材29、36、38aを、前記センサキャップ39b内に収納すると共に、前記各部材30、37、38bを、前記センサキャップ39c内に収納している。そして、これら両センサキャップ39b、39cのうち、一方のセンサキャップ39bを、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aに支持固定(内嵌固定)し、他方のセンサキャップ39cを、前記転がり軸受7bを構成する外輪15bに支持固定(内嵌固定)している。尚、これら両センサキャップ39b、39cの支持構造に就いても、基本的には、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
In this example, the first and
以上の様な構成により、前記センサキャップ39bの内側に設置された前記第一センサ29を構成する検出部40aを、前記第一エンコーダ11の外周面(第一被検出面27)に対し径方向に関する微小隙間を介して対向させると共に、前記センサキャップ39cの内側に配置された前記第二センサ30を構成する検出部40bを、前記第二エンコーダ12の外周面(第二被検出面28)に対し径方向に関する微小隙間を介して対向させている。この為、前記第一センサ29は、前記第一エンコーダ11の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させ、前記第二センサ30は、前記第二エンコーダ12の磁気特性変化に対応して出力信号を変化させる。そして、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号を、軸方向にそれぞれ引き出された2本のハーネス46、46を通じて、図示しない演算器に送信する。又、これら各ハーネス46、46を通じて、前記第一、第二各センサ29、30に電力を供給する。
尚、本発明を実施する場合に、前記第一、第二両エンコーダ11、12のうち、何れか一方のエンコーダのみを内輪に支持固定し、他方のエンコーダに関しては、トルク伝達軸の端部に直接支持固定する構造を採用しても良い。この場合には、前記一方のエンコーダを支持固定した内輪とトルク伝達軸6との間に、キー係合部(内側回り止め機構)を設ける事ができる。
With the configuration as described above, the
In carrying out the present invention, only one of the first and
以上の様な構成を有する本例のトルク測定装置付回転伝達装置5の場合、第一、第二両センサ29、30の出力信号は、前記トルク伝達軸6と共に前記第一、第二両エンコーダ11、12が回転する事に伴い、それぞれ周期的に変化する。ここで、この変化の周波数(及び周期)は、前記トルク伝達軸6の回転速度に見合った値をとる。従って、これら周波数(又は周期)と回転速度との関係を予め調べておけば、この周波数(又は周期)に基づいて、この回転速度を求められる。又、前記トルク伝達軸6によりトルクを伝達する際には、入力歯車8と出力歯車9との間部分が弾性的に捩れ変形する事に伴い、前記トルク伝達軸6の軸方向両端部同士(第一、第二両エンコーダ11、12同士)が回転方向に相対変位する。そして、この様に第一、第二両エンコーダ11、12同士が回転方向に相対変位する結果、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号同士の間の位相差比(=位相差/1周期)が変化する。ここで、この位相差比は、前記トルクに見合った値をとる。従って、これら位相差比とトルクとの関係を予め調べておけば、この位相差比に基づいて、このトルクを求められる。
In the case of the
又、本例のトルク測定装置付回転伝達装置5の場合には、前記トルク伝達軸6を回転自在に支持する1対の転がり軸受7a、7bのうち、前記第一、第二各エンコーダ11、12を支持した内輪16a、16bと、前記トルク伝達軸6との間部分にそれぞれ、キー係合部18、18cを設けている。この為、前記各内輪16a、16bと前記トルク伝達軸6とが相対回転する事を防止できる。従って、本例の場合にも、これら各内輪16a、16bとトルク伝達軸6との相対回転に基づいて、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号同士の間に位相差が生じる事を防止できる。この結果、本例のトルク測定装置付回転伝達装置5によれば、トルクの測定精度の向上を図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例の場合と同様である。
Further, in the case of the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment.
[実施の形態の第6例]
本発明の実施の形態の第6例に就いて、図12を参照しつつ説明する。本例の特徴は、センサユニット13bを構成するセンサキャップ39bを、トルク伝達軸6の軸方向他端寄り部分を回転自在に支持する転がり軸受7aを構成する外輪15aに代えて、ハウジング14に対して支持固定(内嵌固定)すると共に、センサユニット13cを構成するセンサキャップ39cを、トルク伝達軸6の軸方向一端寄り部分を回転自在に支持する転がり軸受7bを構成する外輪15bに代えて、ハウジング14に対して支持固定(内嵌固定)した点にある。この様な構成を有する本例の場合には、前記実施の形態の第5例の場合に比べて、前記各センサキャップ39b、39cの取付構造に関する自由度を高くできる。又、前記ハウジング14の変形時に、第一、第二両センサ29、30が、第一、第二両エンコーダ11、12に対して同方向に変位する為、前記ハウジング14の変形が、トルクの検出精度に与える影響を小さくできる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第5例の場合と同様である。
[Sixth Example of Embodiment]
A sixth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this example is that the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 5th example.
[実施の形態の第7例]
本発明の実施の形態の第7例に就いて、図13〜14を参照しつつ説明する。上述した実施の形態の第1例〜第6例では、エンコーダを固定した転がり軸受を構成する内輪と、この内輪を外嵌固定したトルク伝達軸との間部分に、内側回り止め機構(キー係合部)を設けた構造に就いて説明した。これに対し、本例の場合には、前述した実施の形態の第5例の場合と基本的な構成を同じとし、内側回り止め機構に代えて、第一センサ29を固定した転がり軸受7aを構成する外輪15aと、この外輪15aを外嵌固定したハウジング14との間部分、及び、第二センサ30を固定した転がり軸受7bを構成する外輪15bと、この外輪15bを外嵌固定した前記ハウジング14との間部分に、それぞれ外側回り止め機構である、キー係合部57、57aを設けている。
[Seventh example of embodiment]
A seventh example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first to sixth examples of the above-described embodiment, an inner detent mechanism (key engagement) is provided between the inner ring constituting the rolling bearing with the encoder fixed and the torque transmission shaft to which the inner ring is fitted and fixed. The structure provided with the joint part) was explained. On the other hand, in the case of this example, the basic configuration is the same as in the case of the fifth example of the above-described embodiment, and instead of the inner detent mechanism, a rolling
より具体的には、前記転がり軸受7aを構成する外輪15aの外周面のうち、軸方向一端側半部(図13の右側半部)の円周方向一部に、径方向内方に凹んだ外輪側キー溝58を形成している。又、前記ハウジング14のうち、前記外輪15aを内嵌固定した部分の円周方向一部に、径方向外方に凹んだハウジング側キー溝59を形成している。そして、前記外輪側キー溝58とこのハウジング側キー溝59とを径方向に跨ぐ状態で、これら両溝58、59にキー部材60を圧入している。これにより、前記外輪15aと前記ハウジング14の相対回転を機械的に防止している。同様に、前記転がり軸受7bを構成する外輪15bの外周面のうち、軸方向他端側半部(図13の左側半部)の円周方向一部に、径方向内方に凹んだ外輪側キー溝58aを形成している。又、前記ハウジング14のうち、前記外輪15bを内嵌固定した部分の円周方向一部に、径方向外方に凹んだハウジング側キー溝59aを形成している。そして、前記外輪側キー溝58aとこのハウジング側キー溝59aとを径方向に跨ぐ状態で、これら両溝58a、59aに、特許請求の範囲に記載したキーに相当する、キー部材60aを圧入している。これにより、前記外輪15bと前記ハウジング14との相対回転を機械的に防止している。尚、本例の場合にも、前記キー部材60の自由状態での幅寸法を、前記外輪側キー溝58及び前記ハウジング側キー溝59の自由状態での幅寸法よりも少しだけ大きくして、前記外輪15aと前記ハウジング14とが円周方向にがたつく事を防止すると共に、前記キー部材60aの幅寸法を、前記外輪側キー溝58a及び前記ハウジング側キー溝59aの幅寸法よりも少しだけ大きくして、前記外輪15bと前記ハウジング14とが円周方向にがたつく事を防止している。
More specifically, of the outer peripheral surface of the
以上の様な構成を有する本例の場合には、前記第一センサ29を支持した外輪15aと、この外輪15aを内嵌固定した前記ハウジング14との間部分に前記キー係合部57を設けると共に、前記第二センサ30を支持した外輪15bと、この外輪15bを内嵌固定した前記ハウジング14との間部分に、前記キー係合部57aを設けている。この為、前記第一センサ29を支持した前記外輪15aと前記ハウジング14とが相対回転する事を防止できると共に、前記第二センサ30を支持した前記外輪15bと前記ハウジング14とが相対回転する事を防止できる。従って、これら外輪15a、15bとハウジング14との相対回転に基づいて、前記第一、第二両センサ29、30の出力信号同士の間に位相差が生じる事を防止できる。この結果、本例のトルク測定装置付回転伝達装置5によれば、トルクの測定精度の向上を図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第5例の場合と同様である。
In the case of this example having the above-described configuration, the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 5th example.
[実施の形態の第8例]
本発明の実施の形態の第8例に就いて、図15を参照しつつ説明する。本例の特徴は、転がり軸受7a(7b)を構成する外輪15a(15b)と、この外輪15a(15b)を内嵌固定したハウジング14との間部分に設けたキー係合部57bの構造にある。即ち、本例の場合には、前記外輪15a(15b)の外周面のうちの円周方向一部に、特許請求の範囲に記載したキーに相当する、径方向外方に突出した断面矩形状の外輪側凸部61を形成しており、前記ハウジング14の内周面の円周方向一部に、径方向外方に凹んだハウジング側キー溝59(59a)を形成している。そして、前記外輪側凸部61を、このハウジング側キー溝59(59a)に隙間なく圧入する事で、前記キー係合部57bを構成している。この様な構成により、本例の場合には、前記実施の形態の第7例の場合に比べて、部品点数の低減によるコスト低減を図れる。
尚、本例の場合にも、前記外輪側凸部61の自由状態での幅寸法を、前記ハウジング側キー溝59(59a)の自由状態での幅方向寸法よりも少しだけ大きくして、前記外輪15a(15b)と前記ハウジング14とが円周方向にがたつく事を防止している。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第5例の場合と同様である。
[Eighth Example of Embodiment]
An eighth example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this example is the structure of the
Also in the case of this example, the width dimension in the free state of the outer ring side
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 5th example.
[実施の形態の第9例]
本発明の実施の形態の第9例に就いて、図16を参照しつつ説明する。本例の特徴は、転がり軸受7a(7b)を構成する外輪15a(15b)と、この外輪15a(15b)を内嵌固定したハウジング14との間部分に設けたキー係合部57cの構造にある。即ち、本例の場合には、前記外輪15a(15b)の外周面のうちの円周方向一部に、径方向内方に凹んだ外輪側キー溝58(58a)を形成しており、前記ハウジング14の内周面の円周方向一部に、特許請求の範囲に記載したキーに相当する、径方向内方に突出した断面矩形状のハウジング側凸部62を形成している。そして、このハウジング側凸部62を、前記外輪側キー溝58(58a)に隙間なく圧入する事で、前記キー係合部57cを構成している。この様な構成により、本例の場合には、前記実施の形態の第7例の場合に比べて、部品点数の低減によるコスト低減を図れる。
尚、本例の場合にも、前記ハウジング側凸部62の自由状態での幅寸法を、前記外輪側キー溝58(58a)の自由状態での幅方向寸法よりも少しだけ大きくして、前記外輪15a(15b)と前記ハウジング14とが円周方向にがたつく事を防止している。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第5例の場合と同様である。
[Ninth Embodiment]
A ninth example of the embodiment of the invention will be described with reference to FIG. The feature of this example is the structure of the
Also in the case of this example, the width dimension in the free state of the housing side
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 5th example.
[参考例の第1例]
本発明に関する参考例の第1例に就いて、図17を参照しつつ説明する。本参考例の特徴は、転がり軸受7a(7b)を構成する外輪15a(15b)と、この外輪15a(15b)を内嵌固定したハウジング14との間部分に設けた外側回り止め機構(非円形嵌合)の構造にある。即ち、本参考例の場合には、前記外輪15a(15b)の外周面のうちの円周方向一部に、断面形状が直線状の外輪側平坦面部63を形成しており、前記ハウジング14の内周面の円周方向一部に、断面形状が直線状のハウジング側平坦面部64を形成している。そして、前記ハウジング14の内側に前記外輪15a(15b)を内嵌固定した状態で、前記外輪側平坦面部63と前記ハウジング側平坦面部64とを当接させて、非円形嵌合させている。この様な構成により、本参考例の場合には、前記実施の形態の第7例の場合に比べて、部品点数の低減によるコスト低減を図れる。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第5例の場合と同様である。
[ First example of reference example ]
A first example of a reference example relating to the present invention will be described with reference to FIG. The feature of this reference example is an outer detent mechanism (non-circular) provided between the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 5th example.
[参考例の第2例]
本発明に関する参考例の第2例に就いて、図18〜19を参照しつつ説明する。本参考例の特徴は、転がり軸受7a、7bを構成する外輪15a、15bと、これら各外輪15a、15bを内嵌固定したハウジング14との間部分に設けた外側回り止め機構(ボルト止め)の構造にある。即ち、本参考例の場合には、前記ハウジング14のうち、前記外輪15a、15bを内嵌固定した部分にそれぞれ、直径方向に貫通したねじ孔65a、65bを形成している。そして、これら各ねじ孔65a、65bに対し、径方向外方から固定ねじ66a、66bをそれぞれ螺合させている。そして、これら各固定ねじ66a、66bの先端部(内径側端部)により、前記ハウジング14に内嵌固定された前記各外輪15a、15bの外周面を径方向内方に向けて抑え付けている。
その他の構成及び作用効果に就いては、前記実施の形態の第1例及び第5例の場合と同様である。
[ Second example of reference example ]
A second example of the reference example related to the present invention will be described with reference to FIGS. The feature of this reference example is that an outer detent mechanism (bolt) provided between the
About another structure and an effect, it is the same as that of the case of the 1st example of the said embodiment, and a 5th example.
本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を構成するトルク伝達軸は、自動車のパワートレインを構成する回転軸に限らず、例えば、風車の回転軸(主軸、増速器の回転軸)、圧延機のロールネック、鉄道車両の回転軸(車軸、減速機の回転軸)、工作機械の回転軸(主軸、送り系の回転軸)、建設機械・農業機械・家庭用電気器具・モータの回転軸等、各種機械装置の回転軸を対象にする事ができる。又、自動車のパワートレインを構成する場合には、例えば、トルクコンバータからトルクが入力されるインプットシャフト(タービンシャフト)や、カウンタシャフトを対象とする事ができる。又、本発明のトルク測定装置付回転伝達装置を組み込んで変速機を構成する場合の変速機の形式は、特に限定されず、オートマチックトランスミッション(AT)、ベルト式やトロイダル式等の各種無段変速機(CVT)、オートメーテッドマニュアルトランスミッション(AMT)、デュアルクラッチトランスミッション(DCT)、トランスファー等、車側の制御により変速を行う変速機を採用できる。又、変速機の設置位置と駆動輪との関係は特に限定されず、前置エンジン前輪駆動車(FF車)、前置エンジン後輪駆動車(FR車)、及び、四輪駆動車等が対象となる。又、測定した回転速度及びトルクは、変速制御やエンジンの出力制御以外の車両制御を行う為に利用しても良い。又、前記変速機の上流側に置かれる動力源は、必ずしもガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関である必要はなく、例えばハイブリッド車や電気自動車に用いられる電動モータであっても良い。又、本発明を実施する場合に、トルクを測定する事は必須であるが、回転速度を測定する事は必須ではない。回転速度が必要であっても、別途簡易な構造により測定する事もできる。更に、上述した実施の形態では、エンコーダを永久磁石製とすると共に、エンコーダの被検出面にN極とS極とを、円周方向に関して交互に配置する構成を採用した構造を例に説明したが、エンコーダを単なる磁性材製とすると共に、このエンコーダの被検出面に凸部、舌片、又は柱部等の充実部と、凹部、切り欠き、又は透孔等の除肉部とを、円周方向に関して交互に配置する構成を採用する事もできる。この様な構成を採用する場合には、センサ側に永久磁石を組み込む。更に、前述した実施の形態及び参考例の各例の構造は、適宜組み合わせて実施する事ができる。例えば実施の形態の第5、6例の構造と、実施の形態の第7〜9例及び参考例の第1、2例の構造とは、組み合わせて実施する事ができる。又、実施の形態の各例では、トルク伝達軸を回転自在に支持する為の転がり軸受として玉軸受を使用した場合に就いて説明したが、本発明を実施する場合には、深溝玉軸受、円すいころ軸受、ニードル軸受、円筒ころ軸受、アンギュラ玉軸受等、従来から知られた各種構造の転がり軸受を使用できる。 The torque transmission shaft that constitutes the rotation transmission device with the torque measuring device of the present invention is not limited to the rotation shaft that constitutes the power train of the automobile, but, for example, the rotation shaft of the windmill (main shaft, rotation shaft of the speed increasing device), rolling mill Roll neck, rolling shaft of rolling stock (axle, rotating shaft of speed reducer), rotating shaft of machine tool (main shaft, rotating shaft of feed system), construction machinery / agricultural machinery / home appliance / motor rotating shaft, etc. The rotation shafts of various mechanical devices can be targeted. Further, when configuring a power train of an automobile, for example, an input shaft (turbine shaft) to which torque is input from a torque converter or a countershaft can be targeted. Further, the form of the transmission in the case of constituting the transmission by incorporating the rotation transmission device with the torque measuring device of the present invention is not particularly limited, and various continuously variable transmissions such as an automatic transmission (AT), a belt type and a toroidal type. It is possible to adopt a transmission that changes gears under the control of the vehicle, such as a machine (CVT), an automated manual transmission (AMT), a dual clutch transmission (DCT), and a transfer. The relationship between the installation position of the transmission and the drive wheels is not particularly limited, and there are front engine front wheel drive vehicles (FF vehicles), front engine rear wheel drive vehicles (FR vehicles), four wheel drive vehicles, and the like. It becomes a target. Further, the measured rotational speed and torque may be used for vehicle control other than shift control and engine output control. Further, the power source placed on the upstream side of the transmission does not necessarily need to be an internal combustion engine such as a gasoline engine or a diesel engine, and may be an electric motor used for a hybrid vehicle or an electric vehicle, for example. Further, when implementing the present invention, it is essential to measure the torque, but it is not essential to measure the rotational speed. Even if rotation speed is required, it can be measured by a separate simple structure. Further, in the above-described embodiment, the encoder is made of a permanent magnet, and a structure that adopts a configuration in which N poles and S poles are alternately arranged in the circumferential direction on the detected surface of the encoder has been described as an example. However, the encoder is made of a simple magnetic material, and the detection surface of the encoder is provided with a solid portion such as a convex portion, a tongue piece, or a column portion, and a thinned portion such as a concave portion, a notch, or a through hole, A configuration in which they are alternately arranged in the circumferential direction can also be adopted. When such a configuration is adopted, a permanent magnet is incorporated on the sensor side. Furthermore, the structures of the above-described embodiments and reference examples can be implemented in appropriate combination. For example, the structures of the fifth and sixth examples of the embodiment, the structures of the seventh to ninth examples of the embodiment, and the structures of the first and second examples of the reference example can be implemented in combination. Further, in each example of the embodiment, the case where the ball bearing is used as the rolling bearing for rotatably supporting the torque transmission shaft has been described. However, when the present invention is implemented, the deep groove ball bearing, Conventionally known rolling bearings having various structures such as a tapered roller bearing, a needle bearing, a cylindrical roller bearing, and an angular ball bearing can be used.
1 回転軸
2 エンコーダ
3 センサ
4 ハーネス
5 トルク測定装置付回転伝達装置
6 トルク伝達軸
7a、7b 転がり軸受
8 入力歯車
9 出力歯車
10 内軸
11 第一エンコーダ
12 第二エンコーダ
13、13a センサユニット
14 ハウジング
15a、15b 外輪
16a、16b 内輪
17 転動体
18、18a、18b、18c キー係合部
19、19a 内輪側キー溝
20、20a 軸側キー溝
21 キー部材
22 大径部
23 支持環
24 支持環
25 エンコーダ本体
26 エンコーダ本体
27 第一被検出面
28 第二被検出面
29 第一センサ
30 第二センサ
31、31a 小径筒部
32、32a 大径筒部
33、33 円輪部
34a、34b 屈曲部
35 取付段差部
36 第一基板
37 第二基板
38、38a、38b センサ支持ブロック
39、39a、39b、39c センサキャップ
40a、40b 検出部
41a、41b 端子
42a、42b 連結部材
43a、43b 取付部
44 係合孔
45 固定用ピン
46 ハーネス
47 底部
48 外側筒部
49 円輪部
50 支持筒部
51 外輪軌道
52 肩部
53 嵌合段差部
54 ハーネス引出孔
55 軸側凸部
56 内輪側凸部
57、57a、57b、57c キー係合部
58、58a 外輪側キー溝
59、59a ハウジング側キー溝
60、60a キー部材
61 外輪側凸部
62 ハウジング側凸部
63 外輪側平坦面部
64 ハウジング側平坦面部
65a、65b ねじ孔
66a、66b 固定ねじ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotating shaft 2 Encoder 3 Sensor 4 Harness 5 Rotational transmission device with torque measuring device 6 Torque transmitting shaft 7a, 7b Rolling bearing 8 Input gear 9 Output gear 10 Inner shaft 11 First encoder 12 Second encoder 13, 13a Sensor unit 14 Housing 15a, 15b Outer ring 16a, 16b Inner ring 17 Rolling element 18, 18a, 18b, 18c Key engagement part 19, 19a Inner ring side keyway 20, 20a Shaft side keyway 21 Key member 22 Large diameter part 23 Support ring 24 Support ring 25 Encoder body 26 Encoder body 27 First detected surface 28 Second detected surface 29 First sensor 30 Second sensor 31, 31a Small diameter cylindrical portion 32, 32a Large diameter cylindrical portion 33, 33 Annular portion 34a, 34b Bent portion 35 Mounting step 36 First substrate 37 Second substrate 38, 38a, 38b Sensor support Block 39, 39a, 39b, 39c Sensor cap 40a, 40b Detection part 41a, 41b Terminal 42a, 42b Connection member 43a, 43b Mounting part 44 Engagement hole 45 Fixing pin 46 Harness 47 Bottom part 48 Outer cylinder part 49 Annular part 50 Supporting cylinder part 51 Outer ring raceway 52 Shoulder part 53 Fitting step part 54 Harness drawing hole 55 Shaft side convex part 56 Inner ring side convex part 57, 57a, 57b, 57c Key engaging part 58, 58a Outer ring side keyway 59, 59a Housing Side keyway 60, 60a Key member 61 Outer ring side convex part 62 Housing side convex part 63 Outer ring side flat surface part 64 Housing side flat surface part 65a, 65b Screw hole 66a, 66b Fixing screw
Claims (2)
このトルク伝達軸を使用時に回転しない部分に対し、回転自在に支持する為の転がり軸受と、
それぞれの被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させ、前記トルク伝達軸に直接又は使用時にこのトルク伝達軸と同期して回転する部材に支持された1対のエンコーダと、
これら各エンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持された1対のセンサと、を備えた、
トルク測定装置付回転伝達装置であって、
前記転がり軸受を構成する回転輪である内輪とこの内輪を外嵌固定した前記トルク伝達軸との間に、これら内輪とトルク伝達軸とが相対回転する事を防止する為の内側回り止め機構が設けられており、
前記両エンコーダのうち、少なくとも一方のエンコーダが、前記内輪の内周面のうち、前記内側回り止め機構から軸方向に外れた部分に内嵌固定されている、
事を特徴とするトルク測定装置付回転伝達装置。 A torque transmission shaft that transmits torque during use;
A rolling bearing for supporting the torque transmission shaft in a rotatable manner with respect to a portion that does not rotate during use,
A pair of encoders that alternately change the characteristics of each detected surface in the circumferential direction and are supported by a member that rotates directly on the torque transmission shaft or in synchronization with the torque transmission shaft when in use;
A pair of sensors supported by a portion that does not rotate even when used in a state in which each detection unit is opposed to the detection surface of each encoder.
A rotation transmission device with a torque measuring device ,
Between the front Symbol fitted to the inner ring and wheel among a rotating ring constituting the rolling bearing fixed the torque transmission shaft, inner detent for preventing that the inner ring and the torque transmission shaft rotates relatively mechanism is provided with,
Of the two encoders, at least one encoder is internally fitted and fixed to a portion of the inner peripheral surface of the inner ring that is axially disengaged from the inner detent mechanism.
A rotation transmission device with a torque measuring device characterized by the above.
このトルク伝達軸を使用時に回転しない部分に対し、回転自在に支持する為の転がり軸受と、
それぞれの被検出面の特性を円周方向に関して交互に変化させ、前記トルク伝達軸の軸方向に離隔した2箇所位置に直接又は他の部材を介して間接的にそれぞれ支持された1対のエンコーダと、
これら各エンコーダの被検出面にそれぞれの検出部を対向させた状態で、使用時にも回転しない部分に支持された1対のセンサと、を備えた、
トルク測定装置付回転伝達装置であって、
前記転がり軸受を構成する静止輪である外輪とこの外輪を内嵌固定した前記回転しない部分との間に、これら外輪と回転しない部分とが相対回転する事を防止する為の、キー溝と該キー溝に圧入されるキーとから構成された、外側回り止め機構が設けられており、
前記両センサのうち、少なくとも一方のセンサが、前記外輪に支持され、この外輪に隣接して配置されており、その検出部を、前記両エンコーダのうち、前記転がり軸受を構成する回転輪である内輪の内周面に内嵌固定されこの内輪に隣接して配置されたエンコーダの被検出面に対向させている、
事を特徴とするトルク測定装置付回転伝達装置。 A torque transmission shaft that transmits torque during use;
A rolling bearing for supporting the torque transmission shaft in a rotatable manner with respect to a portion that does not rotate during use,
A pair of encoders that alternately change the characteristics of each detected surface in the circumferential direction and are respectively supported directly or indirectly via other members at two positions separated in the axial direction of the torque transmission shaft When,
A pair of sensors supported by a portion that does not rotate even when used in a state in which each detection unit is opposed to the detection surface of each encoder.
A rotation transmission device with a torque measuring device ,
Between the front Symbol stationary ring in which the outer ring and the fixed the rotating parts not fitted in the outer ring which constitutes the rolling bearing, for preventing that the part which does not rotate with the outer ring are relatively rotated, keyways and said key is constituted by a key which is pressed into the groove, is provided with an outer detent mechanism,
Of the two sensors, at least one of the sensors is supported by the outer ring and disposed adjacent to the outer ring, and the detection unit is a rotating wheel that constitutes the rolling bearing of the two encoders. It is fitted and fixed to the inner peripheral surface of the inner ring and is opposed to the detected surface of the encoder disposed adjacent to the inner ring.
A rotation transmission device with a torque measuring device characterized by the above.
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