JPH1048072A - トルク計測器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回転軸方向に小型で、温度変化が著しい環境
においても精度良く測定が行えるトルク計測器を提供す
る。 【解決手段】 一の外部部材よりトルクの伝達を受け、
他の外部部材に前記トルクを伝達するトルク伝達部材
（１０）を備え、前記トルク伝達部材の変形より前記ト
ルクの大きさを計測するトルク計測器において、前記ト
ルク伝達部材は、その回転軸に垂直な平面に、前記外部
部材の一方に接続される基準領域（１３、１６）と、前
記外部部材の他方に接続され、前記トルクの大きさに応
じて前記基準領域に対し相対的に変位する変位領域（１
４、１５）とを有し、前記基準領域及び前記変位領域
は、少なくとも一部において、前記変位領域の前記変位
の方向に間隙（１２）をもって隣接している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルク計測器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のトルク計測器には、中実
丸棒形状のトーションバーを動力伝達系の中間に配置
し、そのトーションバーに発生するねじれ角を測定する
ものが知られている。しかし、測定対象である動力伝達
系には、上記トーションバーを配置するための空間的余
裕が少ないものがあり、このような場合には、トーショ
ンバーが軸方向に短いものとなっていた。ここで、トー
ションバーの両端に現れるねじれ角は、付加されるトル
クが一定である場合には、その長さに比例して大きくな
る。したがって、トーションバーが短い場合には、同じ
トルクが付加されてもねじれ角が小さくなり、結果とし
て、微小なトルクを測定することが困難となる。

【０００３】上記問題を解決する方法の一つとして、た
とえば特開昭５９−６９５４１に開示されている「トル
ク検出用トーションバー」を用いてトルク計測器を構成
することが考えられる。図１３は、そのトルク検出用ト
ーションバーの正面図、図１４は、そのＡ−Ａ方向断面
図である。トルク検出用トーションバー１１０は、中心
軸１１１、その中心軸１１１と同心に配置された外環体
１１２、及び中心軸１１１を中心とした放射状に配置さ
れ、中心軸１１１と外環体１１２とを一体に連結する複
数の薄肉梁（１１３〜１１６）から構成されている。こ
のトーションバー１１０において、トルクは、中心軸１
１１と外環体１１２との間に付加される。図１５は、ト
ルクが付加されたときのトーションバー１１０の様子を
示す図である。図示されるように、トルクが付加された
結果、薄肉梁（１１３〜１１６）に曲げ変位が生じる。
曲げ変位の大きさは、トーションバー１１０の軸方向長
さが短くなるほど、すなわち梁の肉厚が薄くなるほど、
また、梁の長さが長くなるほど大となる。つまり、トー
ションバー１１０は、軸方向に短くとも付加されたトル
クに対し大きな曲げ変位を示すことが可能であり、狭所
におけるトルク測定に適してた構造を有している。上記
トーションバー１１０において、梁のねじれ角の検出
は、例えば中心軸１１１の外周面と外環体１１２の端面
のそれぞれにスリット円板を固定し、それぞれのスリッ
ト円板に対向させた光電変換器の出力における位相差を
検出することにより行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したトル
ク計測器では、トーションバー１１０の前後等に、光電
変換器の取り付けるための場所を確保しなければならな
いために、計測器の小型化が困難となるという問題があ
った。一方、トーションバー１１０の小型化を阻害せず
に、梁のねじれ角を測定する方法としては、例えば歪み
ゲージを梁に取り付け、梁の撓みを検出する方法が考え
られる。しかし、歪みゲージは、周囲温度によりその特
性を著しく変化させるために、この方法によっては、温
度変化の激しい環境下では、精度のよい測定が困難であ
るという問題があった。

【０００５】そこで、本発明は、回転軸方向に小型であ
り、温度変化が著しい環境においても精度良く測定が行
えるトルク計測器を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１に係る発明は、一の外部部材よりトルクの
伝達を受け、他の外部部材に前記トルクを伝達するトル
ク伝達部材を備え、前記トルク伝達部材の変形より前記
トルクの大きさを計測するトルク計測器において、前記
トルク伝達部材は、その回転軸に垂直な平面に、前記外
部部材の一方に接続される基準領域と、前記外部部材の
他方に接続され、前記トルクの大きさに応じて前記基準
領域に対し相対的に変位する変位領域とを有し、前記基
準領域及び前記変位領域は、少なくとも一部において、
前記変位領域の前記変位の方向に間隙をもって隣接して
いることを特徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
トルク計測器において、前記トルク伝達部材は、前記外
部部材の一方に接続される軸部と、前記軸部の外側に、
前記軸部と同心に配置され、前記外部部材の他方に接続
される環状部と、前記軸部より放射方向に前記環状部ま
で延び、前記軸部又は前記環状部とともに前記変位領域
を形成する梁部と、前記梁部の近傍に位置するように前
記環状部又は前記軸部に実質的に片持ちされ、前記環状
部又は前記軸部とともに前記基準領域を形成する片持ち
部とを有することを特徴とする。請求項３に係る発明
は、請求項１に記載のトルク計測器において、前記トル
ク伝達部材は、前記基準領域と前記変位領域とが、回転
軸を含む中心部より放射状に延び、回転軸を中心とした
円周方向に交互に配置されていることを特徴としてい
る。

【０００８】請求項４に係る発明は、請求項１から請求
項３までのいずれか１項に記載のトルク計測器におい
て、前記基準領域と前記変位領域との前記間隙に配置さ
れ、前記変位領域の前記変位に対応してその間隔が変化
する１対の電極を有し、前記１対の電極における静電容
量より前記変位を検出する変位検出手段を備え、前記変
位検出手段の検出結果に基づき前記トルクの大きさを求
めることを特徴としている。請求項５に係る発明は、請
求項４に記載のトルク計測器において、２以上の前記変
位検出手段を有し、前記変位検出手段のそれぞれは、一
定の前記トルクに対する前記変位の大きさが異なる、前
記変位領域の異なる部位に関し前記変位を検出すること
を特徴とする。請求項６に係る発明は、請求項４に記載
のトルク計測器において、２以上の前記変位検出手段を
有し、前記変位検出手段のそれぞれは、異なる面積の前
記一対の電極を有することを特徴とする。

【０００９】請求項７に係る発明は、請求項４に記載の
トルク計測器において、前記変位検出手段は、前記変位
領域の一の方向への前記変位を、正の変位として検出す
る位置に配置された第１の変位検出手段と、負の変位と
して検出する位置に配置された第２の変位検出手段とを
有し、前記第１の変位検出手段と前記第２の変位検出手
段との双方の検出結果に基づいて前記トルクの大きさを
求めることを特徴とする。請求項８に係る発明は、請求
項４に記載のトルク計測器において、前記変位検出手段
は、１の変位検出手段と、前記トルク伝達部材の回転軸
に対し、前記１の変位検出手段と対称な位置に配置され
た他の変位検出手段とを有し、前記１の変位検出手段と
前記他の変位検出手段との双方の検出結果に基づいて前
記トルクの大きさを求めることを特徴とする。請求項９
に係る発明は、請求項２に記載のトルク計測器におい
て、前記トルク伝達部材は、前記片持ち部の振動を抑制
する振動抑制手段を有することを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面等を参照して、本発明
に係る実施形態について、さらに詳しく説明する。 （第１実施形態）はじめに、本発明に係るトルク計測器
の第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態
のトルク計測器の模式図である。本実施形態のトルク測
定器は、トルクセンシングディスク１０、センサ２０、
センサアンプ３０、ロータリートランス４０及び信号処
理器５０から構成される。トルクセンシングディスク１
０は、本発明のトルク伝達部材に該当するものである。
トルクセンシングディスク１０は、その一方の面を駆動
源側の動力伝達軸に接続され、他方の面を負荷側の動力
伝達軸に接続される。図１では、一例としてトルクセン
シングディスク１０の図面左側が駆動源側に接続されて
おり、図面右側が負荷側に接続されている様子を示して
いる。したがって、図１では、図面左側から右側へ力が
伝達される。

【００１１】センサ２０は、トルクセンシングディスク
１０に設置され、トルクセンシングディスク１０の特定
の２点間における変位を検出する、静電容量方式による
変位センサである。センサ２０の出力信号は、センサア
ンプ３０により増幅された後に、ロータリトランスを介
して回転軸の外部へ取り出され、信号処理器５０へ入力
される。信号処理器５０は、入力された信号より、トル
クセンシングディスク１０に加わったトルクの大きさを
求め、これをディスプレイ等の表示手段に出力、又は磁
気ディスク等の記憶手段に記録する。

【００１２】図２は、トルクセンシングディスク１０の
正面図（図２（ｂ））及びそれに設けられた溝１２を含
む部分拡大図（図２（ａ））である。トルクセンシング
ディスク１０は、回転軸の方向に肉薄である一枚の円板
に、回転軸方向に貫通する複数の溝１２を設けたもので
ある。溝１２は、トルクセンシングディスク１０の回転
軸１１から放射方向に延びる２本の直線部１２ａ及び１
２ｂと、回転軸１１を中心とする円の一部であり、直線
部１２ａ及び１２ｂの外側の端部を結ぶ円弧部１２ｃと
からなる。溝１２は、本実施形態では全部で８個あり、
回転軸１１を中心とする円周方向に等間隔に設けられて
いる。

【００１３】このように複数個の溝１２を設けたことに
より、トルクセンシングディスク１０は、４つの領域に
大別される（図２に示された仮想の点線参照）。第１の
領域は、溝１２より内周側にある円板の中心部分（以下
「軸部１３」という）である。本実施形態では、軸部１
３は、取り付けボルト１７により駆動源側の動力伝達軸
に接続される。第２の領域は、溝部１２より外周側に、
軸部１３と同心に配置された環状の部分（以下「環状部
１４」という）である。環状部１４は、取り付けボルト
１８により負荷側の動力伝達軸に接続される部位であ
る。第３の領域は、隣り合う２つの溝１２の間に位置す
る梁１５である。梁１５は、軸部１３から環状部１４へ
力を伝達する役割を果たす部位である。第４の領域は、
溝１２の内側にあり、軸部１３に片持ちされている片持
ち梁１６である。なお、軸部１３と片持ち梁１６は、本
発明の基準領域に該当し、環状部１４と梁１５は、本発
明の変位領域に該当する。

【００１４】溝１２の直進部１２ａに設置されているセ
ンサ２０は、その位置における幅の変化、すなわち、梁
１５の片持ち梁１６に対する相対的な変位を検出するセ
ンサである。図２（ａ）に示すように、センサ２０は、
溝１２の側面のそれぞれに絶縁体２２ａ、２２ｂを介し
て電極２４ａ、２４ｂを取り付け、これらにより１つの
コンデンサを構成している。なお、センサ２０は、本発
明の変位検出手段に該当する。

【００１５】トルクセンシングディスク１０の軸部１３
にトルクが付加されると、その力は梁１５を介して環状
部１４に伝達される。このときに、梁１５には曲げモー
メントがかかり、図２（ａ）の２点破線に示すように、
梁１５は円周方向に撓む。一方、片持ち梁１６は、他の
部材から力を受けることがなく、常に軸部１３との相対
的な位置関係を一定に維持する。この結果、溝１２は変
形し、センサ２０の２つの電極２４ａと２４ｂの間隔が
変化して、これらにより構成されているコンデンサの静
電容量が増減する。センサ２０は、上記静電容量の変化
を検出し、これセンサアンプ３０、ロータリトランス４
０を介して信号処理器５０へ伝達する。信号処理器５０
では、センサ２０の出力からセンサ２０の取り付け位置
における梁１５の撓み量（変位量）を求め、さらにこの
撓み量からトルクセンシングディスク１０に付加された
トルクを算出する。

【００１６】以上説明したように、本実施形態のトルク
計測器は、トルクセンシングディスク１０にトルクが加
わったときに、梁１５に曲げモーメントが加わり、梁１
５が撓むことを利用してトルクの大きさを計測する。梁
１５の撓み量は、梁１５が回転軸１１の方向に薄く、ま
た、回転軸１１を中心とする放射方向に長いほど大きく
なる。つまり、トルクセンシングディスク１０は、トル
クの検出感度を向上させるために回転軸方向に長い必要
はなく、その方向に肉薄となっている。したがって、本
実施形態のトルク計測器は、測定対象の動力伝達計へト
ルクセンシングディスクを容易に挿入することができ、
狭小な空間においても、トルク計測を行うことが可能と
なっている。

【００１７】また、本実施形態では、軸部１３に対し変
形しない片持ち梁１６を設け、梁１５の変形を片持ち梁
１６に対する変位として検出する。つまり、本実施形態
は、片持ち梁１６を設けたことにより、梁１５の変形を
測定する手段として、梁１５の変位を直接的に検出する
変位計（センサ２０）の利用を可能としたものである。
この点において、本実施形態は、トルク計測器における
技術の豊富化に貢献するものである。また、本実施形態
では、変位計として特に静電容量方式の変位計を使用し
ている。この静電容量方式の変位計は、周囲環境の温度
変化に対し安定した動作特性を有する。したがって、本
実施形態のトルク計測器は、温度変化の大きい環境下に
おいても、その温度変化に対応した補正等を行う必要な
く、精度の高いトルク測定を行える。

【００１８】さらに、静電容量方式の変位計では、変位
を測定したい部位に１対の電極（センサ２０）のみが設
置される。しかもその１対の電極の間隔は、数十μｍ程
度であれば足りる。つまり、センサ２０は、例えば特開
昭５９−６９５４１に提案されているスリットと光電変
換器を組み合わせたセンサより著しく小型であり、肉薄
のトルクセンシングディスク１０に組み込みやすいとい
う特徴を有する。

【００１９】一方、本実施形態の構成では、トルクセン
シングディスク１０に過大なトルクが加わった場合に、
トルクセンシングディスク１０及びセンサ２０における
損傷を防止できるという効果もある。図３は、トルクセ
ンシングディスク１０に過大なトルクが加わったとき
に、溝１２が変形する様子を示す図である。図中、実線
は、トルクが加わっていない状態での溝１２の形状を示
しており、２点破線は、過大なトルクが加わったときの
溝１２の形状を示す。すでに説明したように、トルクセ
ンシングディスク１０にトルクが加わると梁１５は撓
み、溝１２は変形する。梁１５の撓みの量は、環状部１
４に近い部分ほど大きく、仮にトルクセンシングディス
ク１０に過大なトルクが加わった場合には、梁１５の環
状部１３に近い部分が片持ち梁１６に接触し、梁１５が
弾性限界以上に撓むことが防止される。また、図３に示
すように、センサ２０を梁１５の中央部に取り付けてお
けば、過大に撓んだ場合にもセンサ２０の電極が短絡す
ることはなく、センサ２０の破損が防止される。

【００２０】（第２実施形態）次に本発明に係る第２実
施形態について説明する。なお、以降の図面において、
第１実施形態ですでに説明したのと同様の機能を果たす
ものについては、同一の符号を付し、重複する説明を適
宜省略する。図４（ｂ）は、本発明の第２実施形態で使
用するトルクセンシングディスクの正面図、図４（ａ）
は、その溝１２を含む部分拡大図である。本実施形態の
トルクセンシングディスク１０ａは、溝１２の一方の直
線部に２つのセンサ２０ａ及び２０ｂを備える点におい
て、第１実施形態と異なっている。２つのセンサ２０ａ
及び２０ｂは、同一の特性を有するものであり、センサ
２０ａは梁１５の外周側に、センサ２０ｂはセンサ２０
ａより内周側に設けられている。つまり、２つのセンサ
は、一定の曲げモーメントにより梁１５が撓んだ場合
に、片持ち梁１６に対する変位の大きさが異なる位置に
それぞれ配置されているのである。

【００２１】このように２つのセンサを配置することに
より、本実施形態では、それぞれのセンサで異なるレン
ジのトルクを測定することが可能となる。すなわち、ト
ルクセンシングディスク１０ａに小さなトルクが加わる
ときには、変位の大きい部位に取り付けられたセンサ２
０ａを用いて高精度のトルク測定を行う。一方、センサ
２０ａによる測定可能な範囲を超えた大きなトルクが加
わるときは、変位の小さい部位に取り付けられたセンサ
２０ｂを用いてトルクの測定を行う。なお、図４には、
一例としてセンサ２０を２つ取り付ける場合を図示した
が、これは、必要に応じてセンサ２０を３つ以上取り付
けることであってもよい。また、２つ又は３つ以上のセ
ンサ２０は、複数の溝１２のそれぞれに１ずつ取り付け
られることであってもよい。

【００２２】（第３実施形態）次に本発明に係る第３実
施形態について説明する。図５（ｂ）は、本発明の第３
実施形態で使用するトルクセンシングディスクの正面
図、図５（ａ）は、その溝１２を含む部分拡大図であ
る。本実施形態のトルクセンシングディスク１０ｂは、
異なる電極面積を有する２種類のセンサ２０ｃ及び２０
ｄを備えている点において、第１実施形態と異なってい
る。一般に、コンデンサの静電容量Ｃは、電極間の媒体
の誘電率ｅ、電極面積Ａ、電極間距離Ｄを用いて式
（１）のように表される。 Ｃ＝ｅ・（Ａ／Ｄ） （１） 式（１）から明らかなように、電極間距離Ｄの一定の変
化に対するコンデンサの静電容量Ｃの変化量は、電極面
積Ａに比例して増減する。つまり、センサ２０は、電極
面積に比例してその感度を向上させる。したがって、本
実施形態では、第２実施形態と同様に２種類のレンジに
よりトルクを測定することが可能となる。具体的には、
トルクセンシングディスクに加わるトルクが小さく、梁
１５の変位量が小さいときには、電極面積が大きなセン
サ２０ｃを用いて測定を行い、逆にトルクが大きく、梁
１５の変位量が大きいときには、電極面積が小さなセン
サ２０ｄを用いて測定を行う。

【００２３】なお、本実施形態では、センサ２０ｃと２
０ｄとが同一の溝１２に取り付けられた例に説明をして
いるが、これは、各センサ２０がそれぞれ異なる溝１２
に取り付けられることであってもよい。また、図５にお
いては、センサ２０ｃとセンサ２０ｄとが、回転軸１１
を中心とした放射方向にそれぞれの電極の幅が異なるよ
うに描かれているが、これは、図の便宜のためであり、
センサ２０の形状になんら制限するものではない。した
がって、センサ２０ｃとセンサ２０ｄとは、放射方向に
幅が等しく、回転軸１１の方向に幅が異なることであっ
てもよい。さらに、第２実施形態と同様に、トルクセン
シングディスク１０ｂは、電極面積が異なる３種類以上
のセンサ２０を備えることであってもよい。

【００２４】（第４実施形態）次に本発明に係る第４実
施形態について説明する。図６（ｂ）は、本発明の第４
実施形態で使用するトルクセンシングディスクの正面
図、図６（ａ）は、その溝１２を含む部分拡大図であ
る。本実施形態のトルクセンシングディスクは、同一の
センサ２０ｅ及び２０ｆ（２０ｅ’及び２０ｆ’）を１
の片持ち梁１５の左右両側に設けている点において第１
実施形態と異なっている。本実施形態では、トルクセン
シングディスクにトルクが加わり、例えば梁１５が時計
回りに撓むと、センサ２０ｅの電極間隔が狭まり、セン
サ２０ｆの電極間隔が広がる。したがって、センサ２０
ｅ及びセンサ２０ｆの双方の出力信号を合わせて処理す
ることにより、本発明に係るトルク計測器の感度を向上
させることが可能である。なお、本実施形態は、片持ち
梁１６の両側に配置されたセンサの代わりに、梁１５の
両側に配置されたセンサ２０ｆ及び２０ｇの双方の出力
を合わせて処理することであってもよい。

【００２５】（第５実施形態）次に本発明に係る第５実
施形態について説明する。図７（ｂ）は、本発明の第５
実施形態で使用するトルクセンシングディスクの正面
図、図７（ａ）は、その溝１２を含む部分拡大図であ
る。本実施形態のトルクセンシングディスク１０ｄは、
その回転軸１１に対して対称な位置に配置されたセンサ
２０ｈ及びセンサ２０ｉの出力信号を加算平均処理し、
その結果を用いてトルクを測定する点において、第１実
施形態と異なっている。このような信号処理を行うこと
により、軸部１３又は環状部１４が、接続されている動
力伝達軸から回転軸に対し垂直な方向の力を受け、それ
を原因とする撓みが梁１５に生じている場合であって
も、その影響をセンサ２０の出力から取り除くことが可
能となる。したがって、本実施形態では、上記のように
トルク以外の負荷がトルクセンシングディスク１０ｄに
加わった場合においても、トルクを正確に測定できると
いう効果がある。

【００２６】（第６実施形態）次に本発明に係る第６実
施形態について説明する。図８（ｂ）は、本発明の第６
実施形態で使用するトルクセンシングディスクの正面
図、図８（ａ）は、その片持ち梁１６を含む部分拡大図
である。本実施形態のトルクセンシングディスク１０ｅ
は、片持ち梁１６の先端部の一部が接続部１７により環
状部１４に接続されている点において第１実施形態と異
なっている。接続部１７は、例えば、トルクセンシング
ディスク１０ｅに溝１２を設ける際に、その円弧部１２
ｃの一部を残しておくことにより、あるいは、他部材を
円弧部１２ｃに取り付けることにより設けられる。接続
部１７の形状、材質等は、その剛性が梁１５の剛性と比
較して十分小さく、片持ち梁１６が実質的に片持ち梁と
しての特性を失わないように定められる。接続部１７の
剛性があまりに大きくては、溝１２の直進部１２ａ等に
変形が生じず、トルクの正確な測定が不可能となるから
である。このようにして設けられた接続部１７は、片持
ち梁１６の振動を抑制するダンパーとして機能する。し
たがって、本実施形態では、トルクセンシングディスク
１０ｅが片持ち梁１６の固有振動数と同一又は近い周波
数の振動を受けた場合においても、片持ち梁１６が共振
し、その結果、トルク計測の精度が失われる事態が回避
される。

【００２７】（第６実施形態の変形例）図９は、第６実
施形態で用いたトルクセンシングディスクの変形例を示
す図である。本実施形態は、溝１２の全部を非導電性の
樹脂等の充填材１９で充填した点において、第７実施形
態と異なっている。片持ち梁１６の振動抑制効果は、こ
のように溝部１２を適当な弾性を有する樹脂その他の部
材で充填することによっても得ることが可能である。こ
こで、「適当な弾性」とは、トルクの負荷による溝部１
２の変形が妨げられない程度の、適当な弾性を意味す
る。なお、図９において、充填材１９は溝部１２の全部
に充填されているが、これは、振動抑制という目的を果
たす限りは、溝部１２の一部にのみ充填することであっ
てもよい。第６実施形態の接続部１７及び本変形例の充
填材１９は、本発明の振動抑制手段に該当する。

【００２８】（第７実施形態）次に、本発明に係る第７
実施形態について説明する。図１０（ａ）は、本実施形
態のトルク計測器がフランジ型の軸継手に取り付けられ
ているところを示す断面図であり、図１０（ａ）は、本
実施形態において使用するトルクセンシングディスクの
正面図である。本実施形態で使用するトルクセンシング
ディスク６０は、１枚の円板に、外周側から回転軸へ向
けて切り込まれた８つの溝６２を、円周方向に等間隔と
なるよう設けたものである。また、それぞれの溝６２に
は、センサ２０が取り付けられている。

【００２９】溝６２により、円周方向に８つに分割され
たトルクセンシングディスク６０の外周側の各領域は、
交互に動力源側の動力伝達軸、又は負荷側の動力伝達軸
に接続される。つまり、図中番号６４を付した領域（以
下「基準領域６４」という）は動力源側に接続され、番
号６６を付した領域（以下「変位領域６６」という）は
負荷側に接続される。この結果、駆動源側から負荷側に
トルクの伝達があると、例えば、各基準領域６４は時計
回りの方向に、各変位領域６６は反時計回りの方向に撓
み、センサ２０は、基準領域６４に対する変位領域６６
の相対的な変位を検出する。トルクセンシングディスク
６０を上記のように構成した結果、本実施形態では、図
１０（ａ）に示すように、トルクセンシングディスク６
０をフランジ型の軸継手の間に挿入し、トルク計測を行
うことが可能となっている。この点において本実施形態
は、動力源側の軸の径と、負荷側の軸の径が異なる場合
に利用可能である第１実施形態と相違する。また、本実
施形態のトルクセンシングディスク６０は、溝６２を設
けることが第１実施形態のより容易であり、これより、
安価に製造できるという利点を有する。

【００３０】（第８実施形態）次に、本発明の第８実施
形態について説明する。図１１（ａ）は、本実施形態の
トルク検出ディスク７０がフランジ型軸継手の間に配置
されている様子を示す断面図であり、図１１（ｂ）は、
トルクセンシングディスク７０の正面図である。本実施
形態は、センサアンプ３０をトルクセンシングディスク
７０の中央部に内蔵し、ロータリトランス４０をトルク
センシングディスク７０の外周側に取り付けた点のみに
おいて第７実施形態等と異なっている。このような構成
をとることにより、本実施形態は、トルク計測器全体の
小型化を達成すると共に、センサアンプ等を組み込んだ
特別の軸継手を別個に製造する必要を回避し、一般に市
販されているフランジ型軸継手にトルク検出ディスク７
０を取り付け、使用することを可能としている。

【００３１】（その他の実施形態）なお、本発明は、上
記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態
は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された
技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効
果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技
術的範囲に包含される。

【００３２】例えば、第１実施形態では、片持ち梁１６
を軸部１３に取り付けた場合を例に説明をしたが、片持
ち梁１６は、例えば図１２に示すように、環状部１４に
取り付け、環状部１４に対し変位しない部材とすること
であってもよい。また、上記実施形態では、溝１２等を
８個設ける場合を例に説明をしたが、これは、溝１２等
の数をなんら限定するものではない。トルクセンシング
ディスク１０等の軸対称性が維持できる範囲内であれ
ば、溝１２等の個数、形状等は任意に選択することが可
能である。さらに、上記した各実施形態は、それらのう
ちの任意の２つ又は２つ以上を組み合わせることも可能
である。

【００３３】

【発明の効果】以上詳しく説明したように、請求項１に
係る発明によれば、トルク伝達部材が有する、間隙の幅
の変化を検出することによりトルクを容易に測定でき、
回転軸方向に肉薄なトルク計測器を提供することが可能
である。しかも、変位領域の変位の方向を基準領域の位
置する方向に一致させた場合には、変位領域の変位可能
な距離は間隙の幅に制限されるので、過大なトルクを付
加された場合にも破損しないトルク計測器を提供するこ
とが可能である。請求項２に係る発明によれば、基準領
域に接続される外部部材と、変位領域に接続される外部
部材の径が異なる場合においても、計測が行えるトルク
計測器を提供することが可能である。請求項３に係る発
明によれば、フランジ型の軸継手の間においてトルクの
測定を行うことが可能なトルク計測器を提供することが
可能である。

【００３４】請求項４に係る発明によれば、温度変化の
著しい環境においても、精度良く測定が行えるトルク計
測器を提供することが可能である。請求項５又は請求項
６に係る発明によれば、トルクの大きさに応じて、２以
上のレンジによる計測を行うトルク計測器を提供するこ
とが可能である。請求項７に係る発明によれば、請求項
４に係るトルク計測器の測定精度を向上させることが可
能である。請求項８に係る発明によれば、トルク伝達部
材がその回転軸に対し垂直な方向の力を受けた場合に、
その影響を排除して、精度良く計測を行えるトルク計測
器を提供することが可能である。請求項９に係る発明に
よれば、外部からの振動の影響を排除して精度の高い計
測を行えるトルク計測器を提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施形態の模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態において使用するトルク
センシングディスクの正面図、及びそれに設けられた溝
１２を含む部分拡大図である。

【図３】図２に示すトルクセンシングディスクに過大な
トルクが加わったときに、溝１２が変形する様子を示す
図である。

【図４】本発明の第２実施形態において使用するトルク
センシングディスクを示した図である。

【図５】本発明の第３実施形態において使用するトルク
センシングディスクを示した図である。

【図６】本発明の第４実施形態において使用するトルク
センシングディスクを示した図である。

【図７】本発明の第５実施形態において使用するトルク
センシングディスクを示した図である。

【図８】本発明の第６実施形態において使用するトルク
センシングディスクを示したものである。

【図９】本発明の第６実施形態で用いたトルクセンシン
グディスクの変形例を示した図である。

【図１０】本発明の第７実施形態に係るトルク計測器が
動力伝達軸に取り付けられているところの断面図、及び
それに用いられている検出用ディスクの正面図である。

【図１１】本発明の第８実施形態に係るトルクセンシン
グディスクが軸継手の間に配置されている様子を示す断
面図、及びそのトルクセンシングディスクの正面図であ
る。

【図１２】第１実施形態のトルクセンシングディスクの
変形例を示す図である。

【図１３】特公昭５９−６９５４１に開示された「トル
ク検出用トーションバー」を示す図である。

【符号の説明】

１０、６０、７０ トルクセンシングディスク １２ 溝 １３ 軸部 １４ 環状部 １５ 梁 １６ 片持ち梁 １７ 接続部 １９ 充填材 ２０ センサ ２２ 絶縁体 ２４ 電極 ３０ センサアンプ ４０ ロータリトランス ５０ 信号処理器 ６４ 基準領域 ６６ 変位領域

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一の外部部材よりトルクの伝達を受け、
   他の外部部材に前記トルクを伝達するトルク伝達部材を
   備え、 前記トルク伝達部材の変形より前記トルクの大きさを計
   測するトルク計測器において、 前記トルク伝達部材は、その回転軸に垂直な平面に、前
   記外部部材の一方に接続される基準領域と、前記外部部
   材の他方に接続され、前記トルクの大きさに応じて前記
   基準領域に対し相対的に変位する変位領域とを有し、 前記基準領域及び前記変位領域は、少なくとも一部にお
   いて、前記変位領域の前記変位の方向に間隙をもって隣
   接していることを特徴とするトルク計測器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のトルク計測器におい
   て、 前記トルク伝達部材は、 前記外部部材の一方に接続される軸部と、 前記軸部の外側に、前記軸部と同心に配置され、前記外
   部部材の他方に接続される環状部と、 前記軸部より放射方向に前記環状部まで延び、前記軸部
   又は前記環状部とともに前記変位領域を形成する梁部
   と、 前記梁部の近傍に位置するように前記環状部又は前記軸
   部に実質的に片持ちされ、前記環状部又は前記軸部とと
   もに前記基準領域を形成する片持ち部とを有することを
   特徴とするトルク計測器。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のトルク計測器におい
   て、 前記トルク伝達部材は、 前記基準領域と前記変位領域とが、回転軸を含む中心部
   より放射状に延び、回転軸を中心とした円周方向に交互
   に配置されていることを特徴とするトルク計測器。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
   項に記載のトルク計測器において、 前記基準領域と前記変位領域との前記間隙に配置され、
   前記変位領域の前記変位に対応してその間隔が変化する
   １対の電極を有し、前記１対の電極における静電容量よ
   り前記変位を検出する変位検出手段を備え、 前記変位検出手段の検出結果に基づき前記トルクの大き
   さを求めることを特徴とするトルク計測器。
5. 【請求項５】 請求項４に記載のトルク計測器におい
   て、 ２以上の前記変位検出手段を有し、 前記変位検出手段のそれぞれは、一定の前記トルクに対
   する前記変位の大きさが異なる、前記変位領域の異なる
   部位に関し前記変位を検出することを特徴とするトルク
   計測器。
6. 【請求項６】 請求項４に記載のトルク計測器におい
   て、 ２以上の前記変位検出手段を有し、 前記変位検出手段のそれぞれは、異なる面積の前記一対
   の電極を有することを特徴とするトルク計測器。
7. 【請求項７】 請求項４に記載のトルク計測器におい
   て、 前記変位検出手段は、前記変位領域の一の方向への前記
   変位を、正の変位として検出する位置に配置された第１
   の変位検出手段と、負の変位として検出する位置に配置
   された第２の変位検出手段とを有し、 前記第１の変位検出手段と前記第２の変位検出手段との
   双方の検出結果に基づいて前記トルクの大きさを求める
   ことを特徴とするトルク計測器。
8. 【請求項８】 請求項４に記載のトルク計測器におい
   て、 前記変位検出手段は、１の変位検出手段と、前記トルク
   伝達部材の回転軸に対し、前記１の変位検出手段と対称
   な位置に配置された他の変位検出手段とを有し、 前記１の変位検出手段と前記他の変位検出手段との双方
   の検出結果に基づいて前記トルクの大きさを求めること
   を特徴とするトルク計測器。
9. 【請求項９】 請求項２に記載のトルク計測器におい
   て、 前記トルク伝達部材は、前記片持ち部の振動を抑制する
   振動抑制手段を有することを特徴とするトルク計測器。