JPH0587654A

JPH0587654A - トルク測定装置

Info

Publication number: JPH0587654A
Application number: JP6890792A
Authority: JP
Inventors: Karlheinz Timtner; カールハインツ・チムトナー
Original assignee: Ringspann GmbH
Current assignee: Ringspann GmbH
Priority date: 1991-03-28
Filing date: 1992-03-27
Publication date: 1993-04-06
Also published as: DE4110280C2; DE4110280A1

Abstract

(57)【要約】【目的】従来の測定装置に比べて、製造コストが低
く、大量生産を可能にするトルク測定装置を提供するこ
と。【構成】たわみ体５０は軸方向と径方向で互いに隣接
した部位を備えている。この部位がトルク伝達の際互い
に弾性的に相対回転し、周方向でのこれら部位間の相対
回転が、弾性的に変位するアームを介して被検出リング
５の増幅された軸方向変位に変換される。この軸方向変
位が伝達トルク量として測定される。前記アームがフォ
ーク状に形成されていて、そのフォーク枝４０ａ、４１
ａが前記部位に接合されており、フォーク柄４３ａが前
記被検出リング５に接合されている。前記たわみ体５
０、前記アーム、前記被検出リング５が夫々打ち抜き部
材として形成されていると共に、少なくとも前記アーム
が付加的に型押し加工されており、かつ、前記アームが
互いに相対回転する前記部位と前記被検出リング５とに
接合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は回転可能なたわみ体を通
じて伝達するトルク測定装置に関し、詳しくは、前記た
わみ体は軸方向又は径方向あるいは両方の方向に隣接し
た部位を備えており、この部位がトルク伝達の際互いに
弾性的に相対回転し、周方向でのこれらの部位間の相対
回転が、周囲に配設されると共に弾性的に変位するアー
ムを介して被検出リングの増幅された軸方向変位に変換
され、この軸方向変位が伝達トルク量として測定され、
前記アームがフォーク状に形成されており、そのフォー
ク枝が前記部位に接合されており、フォーク柄が前記被
検出リングに接合されているトルク測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の測定装置はドイツ特許公開公報
３７０８１０３号の図１４〜図１６から知られており、
高い測定精度と信頼性を備えている。さらにドイツ特許
公開公報３９０７７０７号による同様な測定装置では、
互いに相対回転する部位を有するたわみ体が、周囲に配
設されたアームのフォーク枝及びフォーク柄と共に一体
的な鋳造部材として形成されることにより、その組立の
手間を低減している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これまで分けられてい
た複数の機能部材を単一の構成部材で一体化することで
測定装置の組立が非常に簡単となるが、寸法誤差を抑さ
えるため消失鋳型法やクローニング法などで得られる精
密鋳造品の利用が要求され、このことからかなり製造コ
ストがかかる結果となっている。本発明の課題は、従来
の測定装置を改良し、製造コストを低くすると共に、特
に大量生産を可能にするトルク測定装置を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、たわみ体、アーム、被検出リングが夫々打ち抜き
部材として形成されていて、かつ少なくともアームが付
加的に型押し加工され、かつ全ての部材が溶接やろう付
等により互いに相対回転する部位と被検出リングとに接
合されることによって解決される。

【０００５】本発明による測定装置の好適な形態とし
て、互いに弾性的に相対回転する部位をもつたわみ体が
少なくとも２つの薄い実質的に同形状の部材に分割され
ていて、その軸方向に隣接する部位が回転不能に互いに
連結されるようになっていてもよい。このようにするこ
とによって、車輌の駆動系のような極めて大きなトルク
と衝撃トルクが伝達される場合であっても、そのたわみ
体を夫々打ち抜き加工される部材から構成することが可
能となる。対となっている部位を回転不能に連結するの
は、刻印、スプライン、貫通ボルト、固定ねじ等によっ
て行うことができる。

【０００６】たわみ体の互いに相対回転する部位とアー
ムとの信頼性のある機械的な接合を確実にするために、
たわみ体をほぼ同じ厚さをもつ部材に分割するのではな
く、その厚さの他より異なっている端部部材を備えると
好都合である。この端部部材の厚さはアームのフォーク
枝の厚さに相当し、そのフォーク枝に接合される。これ
により、たわみ体を構成する分割部材を所望の打ち抜き
に適した材料厚さとすることができるばかりでなく、端
部部材をアームとの接合に適した厚さに設定することも
できる。基本的には、アームを単一の打ち抜き部材で作
ることも本発明の枠内に入る。これに代えて、２つの別
個な打ち抜き部材から作り、その夫々がフォーク枝を備
えることも可能であり、その場合その打ち抜き部材は互
いに接合される。

【０００７】接合に関しては、抵抗溶接やはとめ接合な
どの機械的接合たる留め金接合が用いられるが、特に留
め金接合が好適である。その場合、アームに留め金を備
え、接合部材に対応する孔抜き部を備え、接合前のアー
ムの位置決めを容易にするとよい。

【０００８】

【作用】本発明は、少なくともそのアームを付加的に型
押し加工するなら、測定装置の全ての機能部材が部分的
に複雑な形状にも拘らず、打ち抜き製作することができ
るという発想に基づいている。このことは、後で行われ
る全ての部材の溶接やろう付などによる接合ともあいま
って、製造コストを大幅に引き下げる。これにより、ト
ルク測定装置を安く大量生産する可能性が開かれた。そ
の他の本発明の特徴及び利点は、以下図面を用いた実施
例の説明で明らかにされるであろう。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説
明する。この実施例では、ハブ状部材として測定装置が
形成されており、原理的には、内容全体にわたって参照
されるドイツ特許出願４０１４５２１．２号と同様に機
能する。図２と図４による端面の図示から明らかなよう
に、たわみ体５０は、トルク伝達時に互いに相対回転す
る径方向に隣接する部位１と２から構成され、この部位
１と２の間に切り欠き部１１が設けられている。この両
部位１、２は、周方向にわたって配設された径方向に延
びた３つの屈曲片３ａ〜３ｃによって互いに連結されて
いる。この屈曲片３ａ〜３ｃは、トルク伝達時に測定装
置を通じて部位１と２の間に１０分の数ｍｍ程度のトル
クに比例する相対回転が産み出されるように、公知の方
法でその形状が定められている。

【００１０】この相対回転の方向と大きさは、周方向に
配設されたフォーク状の３つのアーム４ａ〜４ｃによっ
て検出され、増幅された軸方向変位に変換される。この
軸方向変位は、図１に示すように、共通の被検出リング
５に伝達される。この被検出リング５の軸方向位置は測
定手段６によって測定され、伝達トルクの量として利用
される。トルクがかかった際、弾性的に相対回転する部
位１と２をもつたわみ体５０は複数の同じような部材、
つまり平らな円板５１、５２、５３、５４に分割されて
おり、それらは図１、図３に示すように軸方向に重ねら
れていることが重要な点である。このことにより、個々
の部材に関しての板厚は打ち抜き加工に適するように薄
くすることができる。全ての部材は少なくとも輪郭がほ
ぼ同じであり、部材５１〜５３は厚さも同じであり、ア
ーム４ａ〜４ｃのためのキャリアとして働く部材５４は
少し厚みが薄くなっている。従って、全ての部材は、径
方向に延出された屈曲片を含む簡単な打ち抜き加工で製
作することができる。

【００１１】このように形成された部材５１〜５４の内
側部位１５１〜１５４と外側部位２５１〜２５４が軸方
向にまっすぐに重ね合わされ、その内側部位または外側
部位あるいはその両方の部位どうしが連結されて、その
相対的な回転が維持される。この実施例では、その連結
は、図３と図４に示すように外側部位２５１〜２５４の
打ち抜き孔７によって行われる。

【００１２】従来から知られている構造では、たわみ体
５０の相互に相対回転する部位１又は部位２は軸状体又
はハブ状体と一体的な構成部材であったが、本発明によ
る実施形態では、打ち抜き部材としてのこの部材はこの
打ち抜き部材からトルクを適当な接続部材に伝達させる
ように工夫されており、例えば、それは、内側部位１と
外側部位２の貫通孔によって行われる。

【００１３】内側又は内側の周部で円板を接続部材に回
転不能に接続することも可能である。図３では、内側部
位１５１〜１５４と接続部材たる軸状体８との間の連結
がスプライン９によって行われている。もとよりこれに
代えて、別な回転止め連結を採用することも可能であ
り、その連結手段を部位１と部位２の側面に打ち抜きや
場合によってもエンボス加工により形成することができ
る。

【００１４】更に、同様に打ち抜きやエンボス加工等で
行われるアーム４ａ〜４ｃの形成も重要である。図１は
径方向から見たアーム４ａを示し、図２に対応させて上
方からの図となっている。アーム４ａは２つのフォーク
枝４０ａと４１ａを備え、その前者の方は部材５４の内
側の部位１５４に、後者の方は部材５４の外側の部位２
５４に溶接等で接合されている。両方の枝は４２ａのと
ころで一緒になり、そこで互いに接合されており、その
内の一本の枝４０ａは接合点４２ａを通り過ぎて延びて
おり、被検出リング５と接合しているフォーク柄４３ａ
として機能する。フォーク枝４１ａには、径方向に作用
する関節４４ａが設けられている。

【００１５】フォーク枝どうし及びこれと接続部材との
接合は、留め金接合によって行われる。突き出した留め
金は接合時に平たくされ、図１ではハッチングで示さ
れ、図２では十字ハッチングで示されている。アーム４
ｂは、図２では見やすくするためにその中心線だけで表
されており、被検出リング５は部分的に省略されてい
る。図１と図３との関係から、アーム４ａのための四角
形棒状体は、これと接合する部材たる部材５４の内側部
位１５４と外側部位２５４及び被検出リング５とほぼ同
じ厚みを有していることがわかる。

【００１６】更に、図４〜図６に示されている安全装置
としての過負荷防止手段を説明する。これは安全部材た
るＨ状部材１０から構成されており、周方向に配設され
た複数の切り欠き部１１の場所で部材５１〜５４の相対
回転する内側部位と外側部位との間に設けられている。
これの役割は、内側部位１と外側部位２との間の相対回
転を制限することであり、これにより、測定装置の敏感
な部材、特にフォーク状アーク及び内側部位と外側部位
との間の弾性接続部が衝撃的なトルク発生の際に、許容
できないほどの高いたわみが生じることを防ぐ。その
他、部材１０は弾性屈曲片３が破損した際、たわみ体の
部位１と部位２の相反する方向への回転と円板５１〜５
４の軸方向の分離を回避する役割をもつ。

【００１７】この目的のため、図５および図６に示すよ
うに、安全部材１０は内側部位１と外側部位２との間で
１０分の数ｍｍの遊び△ｕをもって周方向に設けられて
いる。その軸方向と径方向の保持は中央の部材２５２の
両側の切り欠き部１２により行われるが、この切り欠き
部１２の中に安全部材の突起部１０ａが係入する。内側
の部位１と外側の部位２との間の弾性回転の制限は、部
材５１と５３に関してのみ行われる。なぜなら、それら
の間に位置する部材５２は安全部材１０のためのスペー
スを作り出すため、その内側部位において径方向に短く
されているからであり、このことは図６に示された縁１
５２’から理解される。

【００１８】本発明の特に好適な実施形態では、同じよ
うに方向づけられたフォーク枝のたわみ体への取付けに
関して特徴があり、それは、フォーク柄４３ａがたわみ
体５０のトルク伝達時に予想される主な方向でたわみ体
の方へ移動するようにアーム４ａ〜４ｃの取付け方向を
選択することである。この取付け方向の選択は、次の考
えに基づいている。つまり、たわみ体をトルクが伝わる
際フォーク枝とフォーク柄には曲げモーメントがかか
り、この曲げモーメントが全ての接合点で作用として引
っ張り応力だけでなく曲げ応力を引き起こす。実際に用
いた場合に、しばしば起こり得る増大するトルクでは、
接合点に正の曲げ応力（引っ張り応力）が材料の疲労破
壊をもたらす。これとは逆に同じ点に負の曲げ応力（圧
縮応力）が生じるが、これは危険を引き起こさない。こ
れを実現するために、図２で示されたアーム４ａ〜４ｃ
の配置ではトルクの方向は、たわみ体の内側部位１にお
いて時計方向に、外側部位２において反時計方向に作用
する。このことは、図２において矢印Ｍo で示されてい
る。

【００１９】前述したアーム４ａ〜４ｃの方向づけによ
り、アームとアームに接続する接続部材との間の極めて
安定した接続関係が得られる。この利点は、たわみ体と
アームと被検出リングを打ち抜き部材として形成せず
に、他の方法で製作しても得られるので、この技術思想
も請求項１の特徴とは別に保護されるべきものである。
図示されたハブ状のたわみ体の代わりに、軸方向に隣接
する接続フランジを備えたものや、他の機械要素、特に
軸に組み付け、又は一体化されたものも本発明の枠内に
入る。

【００２０】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】トルク測定装置の部分破断側面図

【図２】トルク測定装置のアームを取付けた端面の軸方
向から見た図

【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図

【図４】トルク測定装置の図２とは反対側の端面を示す
図

【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図

【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図

【符号の説明】

１部位２部位４ａアーム４ｂアーム４ｃアーム５被検出リング８接続部材４０ａフォーク枝４１ａフォーク枝５０たわみ体５１部材５２部材５３部材５４端部材１５１部位１５２部位１５３部位１５４部位２５１部位２５２部位２５３部位２５４部位

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能なたわみ体（５０）を通じて伝
達するトルクを測定するための装置であって、前記たわ
み体（５０）は軸方向又は径方向あるいは両方向に隣接
した部位（１、２）を備えていて、この部位（１、２）
がトルク伝達の際互いに弾性的に相対回転し、周方向で
のこれら部位（１、２）間の相対回転が、周囲に配設さ
れていると共に弾性的に変位するアーム（４ａ、４ｂ、
４ｃ）を介して被検出リング（５）の増幅された軸方向
変位に変換され、この軸方向変位が伝達トルク量として
測定されるようになっていると共に、前記アーム（４
ａ、４ｂ、４ｃ）がフォーク状に形成されていて、その
フォーク枝（４０ａ、４１ａ）が前記部位（１、２）に
接合されており、フォーク柄（４３ａ）が前記被検出リ
ング（５）に接合されているものにおいて、前記たわみ体（５０）、前記アーム（４ａ、４ｂ、４
ｃ）、前記被検出リング（５）が夫々打ち抜き部材とし
て形成されていると共に、少なくとも前記アーム（４
ａ、４ｂ、４ｃ）が付加的に型押し加工されており、か
つ、前記アーム（４ａ、４ｂ、４ｃ）が互いに相対回転
する前記部位（１、２）と前記被検出リング（５）とに
接合されていることを特徴とするトルク測定装置。
【請求項２】前記たわみ体（５０）が打ち抜きに適し
た材料厚さとするために軸方向に重ね合わされる複数の
薄い部材（５１、５２、５３、５４）に分割されてお
り、その軸方向に隣接する部位（１５１、１５２、１５
３、１５４、２５１、２５２、２５３、２５４）は回転
不能に互いに連結されている請求項１に記載のトルク測
定装置。
【請求項３】前記たわみ体（５０）が、少なくとも２
つのほぼ厚みの等しい部材（５１、５２、５３）と厚み
が先の部材（５１、５２、５３）と異なりほぼ前記フォ
ーク枝（４０ａ、４１ａ）の厚みに相当する端部材（５
４）とに分割されており、この端部材（５４）が前記フ
ォーク枝（４０ａ、４１ａ）のキャリアとなっている請
求項１又は２に記載のトルク側体装置。
【請求項４】前記部材（５１、５２、５３、５４）が
平らな円板として形成されている請求項１〜３のいずれ
か１に記載のトルク測定装置。
【請求項５】前記部材（５１、５２、５３、５４）間
の回転不能な連結が、同時に隣接する接続部材（８）と
のトルクの伝達を行う請求項２〜４のいずれか１に記載
のトルク測定装置。
【請求項６】前記各アーム（４ａ、４ｂ、４ｃ）が２
つの少なくとも互いに接合された打ち抜き材から形成さ
れていて、夫々がフォーク枝（４０ａ、４１ａ）を備え
ている請求項１〜５のいずれか１によるトルク測定装
置。
【請求項７】前記各アーム（４ａ、４ｂ、４ｃ）は留
め金接合のために突出された留め金を設けている請求項
１〜６のいずれか１によるトルク測定装置。
【請求項８】前記部位（１、２）間の回転が、介装さ
れた安全部材（１０）によって制限されていて、この安
全部材（１０）は円板状の前記部材（５１、５２、５
３、５４）の分離を防止する請求項２〜７のいずれか１
によるトルク測定装置。
【請求項９】回転可能なたわみ体（５０）を通じて伝
達するトルクを測定するための装置であって、前記たわ
み体（５０）は軸方向又は径方向あるいは両方向に隣接
した部位（１、２）を備えていて、この部位（１、２）
がトルク伝達の際互いに弾性的に相対回転し、周方向で
のこれら部位（１、２）間の相対回転が、周囲に配設さ
れていると共に弾性的に変位するアーム（４ａ、４ｂ、
４ｃ）を介して被検出リング（５）の増幅された軸方向
変位に変換され、この軸方向変位が伝達トルク量として
測定されるようになっていると共に、前記アーム（４
ａ、４ｂ、４ｃ）がフォーク状に形成されていて、その
フォーク枝（４０ａ、４１ａ）が前記部位（１、２）に
接合されており、フォーク柄（４３ａ）が前記被検出リ
ング（５）に接合されているものにおいて、前記フォーク枝（４０ａ、４１ａ）及び結果的には前記
フォーク柄（４３ａ）とが、前記たわみ体（５０）にト
ルクがかかった際予想されるべき主な方向で前記たわみ
体の方に変位するように前記アーム（４ａ、４ｂ、４
ｃ）の取付けが設定されていることを特徴とするトルク
測定装置。