特開 2022-181967 トルク測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022181967

(43)【公開日】2022-12-08

(54)【発明の名称】トルク測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20221201BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 301J

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021089226

(22)【出願日】2021-05-27

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000811

【氏名又は名称】弁理士法人貴和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】大寺 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】小林 昌弘

(57)【要約】

【課題】回転軸の磁歪効果部に対してセンサ基板の径方向位置を正確に規制することができ、かつ、軸方向寸法を抑えることができる、トルク測定装置を提供する。
【解決手段】トルク測定装置１は、伝達するトルクに応じて透磁率が変化する磁歪効果部（中間軸部６）を軸方向一部分に有する回転軸２と、非磁性材により円環状に構成され、磁歪効果部の周囲に配置されて使用時にも回転しないホルダ３と、円筒状に構成され、磁歪効果部の透磁率の変化を検出するための磁界を発生させるコイルを有し、ホルダ３に対して同軸に支持されるセンサ基板４と、センサ基板４と同じ軸方向位置における周方向複数箇所において、磁歪効果部とホルダ３との間に保持され、磁歪効果部に対するホルダ３の径方向位置を規制する規制部材５とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

伝達するトルクに応じて透磁率が変化する磁歪効果部を軸方向一部分に有する、回転軸と、
非磁性材により円環状に構成され、前記磁歪効果部の周囲に配置されて使用時にも回転しない、ホルダと、
円筒状に構成され、前記磁歪効果部の透磁率の変化を検出するための磁界を発生させるコイルを有し、前記ホルダに対して同軸に支持されるセンサ基板と、
前記センサ基板と同じ軸方向位置における周方向複数箇所において、前記磁歪効果部と前記ホルダとの間に保持され、前記磁歪効果部に対する前記ホルダの径方向位置を規制する規制部材と、を備える、
トルク測定装置。

【請求項2】

前記規制部材は、磁性材により構成され、かつ、前記ホルダに対する周方向の移動を阻止されており、
前記コイルと前記規制部材とは、互いに異なる周方向位置に配置されている。
請求項１に記載のトルク測定装置。

【請求項3】

前記規制部材は、前記磁歪効果部の外周面に対して転がり接触する転動体により構成されている、請求項２に記載のトルク測定装置。

【請求項4】

使用時にも回転しない保持器を備え、
前記転動体は、前記保持器により保持されることで、前記ホルダに対する周方向の移動を阻止されている、
請求項３に記載のトルク測定装置。

【請求項5】

前記保持器は、前記ホルダに固定されている、請求項４に記載のトルク測定装置。

【請求項6】

前記保持器は、磁性材により構成され、かつ、前記コイルと径方向に重畳しない形状を有する、請求項４または５に記載のトルク測定装置。

【請求項7】

前記ホルダは、周方向複数箇所に、径方向内側に開口するホルダ除肉部を有し、
前記転動体は、前記ホルダ除肉部の内側に配置されている、
請求項３～６のうちのいずれかに記載のトルク測定装置。

【請求項8】

前記転動体は、ニードルにより構成されている、請求項３～７のうちのいずれかに記載のトルク測定装置。

【請求項9】

前記規制部材は、前記ホルダに固定され、かつ、前記磁歪効果部の外周面に滑り接触する摺動部材により構成されている、請求項１または２に記載のトルク測定装置。

【請求項10】

前記センサ基板は、前記磁歪効果部の中心軸を中心とする前記規制部材の外接円の直径よりも小さい内径を有し、かつ、前記規制部材が配置される周方向箇所に、径方向に貫通する基板除肉部を有し、
前記規制部材は、前記基板除肉部の内側に配置されている、
請求項１～９のうちのいずれかに記載のトルク測定装置。

【請求項11】

前記センサ基板の周囲に配置されたバックヨークを備える、請求項１～１０のうちのいずれかに記載のトルク測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トルクを測定することが可能なトルク測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、自動車の分野では、パワートレインすなわち動力伝達機構を構成する回転軸により伝達しているトルクを測定し、その測定結果を利用して、動力源であるエンジンや電動モータの出力制御や、変速機の変速制御を実行するシステムの開発が進んでいる。

【0003】

従来、回転軸により伝達しているトルクを測定する方法として、磁歪式のトルク測定方法が知られている。磁歪式のトルク測定方法では、回転軸の軸方向一部分に備えられた磁歪効果部の近傍に、磁歪効果部の透磁率の変化を検出するためのセンサを配置する。回転軸にトルクが加わり、磁歪効果部に弾性的な捩れ変形が生じると、逆磁歪効果に基づいて磁歪効果部の透磁率が変化する。これにより、センサの出力信号が、磁歪効果部の透磁率の変化に対応して変化するため、回転軸が伝達しているトルクを測定することができる。

【0004】

たとえば特開２０１９－５２９１２号公報（特許文献１）には、磁歪式のトルク測定装置の具体的な構造が記載されている。特開２０１９－５２９１２号公報（特許文献１）に記載されたトルク測定装置は、軸方向一部分に磁歪効果部を有する回転軸と、該回転軸をハウジングに対して回転自在に支持するためのラジアルニードル軸受と、該ラジアルニードル軸受を構成する外輪に対して軸方向に隣接して配置され、かつ、該外輪に支持されたホルダと、該ホルダに内嵌支持され、かつ、前記磁歪効果部の周囲に配置されたセンサとを備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－５２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

磁歪式のトルク測定装置では、回転軸の磁歪効果部に対してセンサの径方向位置を正確に規制することが、トルク測定の精度を確保する上で非常に重要となる。

【0007】

この点に関して、特開２０１９－５２９１２号公報に記載されたトルク測定装置では、ラジアルニードル軸受を構成する外輪は、ラジアルニードル軸受を構成する複数個のニードルによって、回転軸に対する径方向位置を正確に規制されている。センサは、このような外輪に対し、ホルダを介して支持されている。このため、回転軸の磁歪効果部に対してセンサの径方向位置を正確に規制することができる。

【0008】

しかしながら、特開２０１９－５２９１２号公報に記載されたトルク測定装置には、軸方向寸法を抑える面から、未だ改良の余地がある。すなわち、特開２０１９－５２９１２号公報に記載されたトルク測定装置では、回転軸の磁歪効果部に対してセンサの径方向位置を規制する複数個のニードルと、該センサとが、軸方向に並んで配置されている。このため、トルク測定装置の軸方向寸法が嵩みやすい。

【0009】

本発明は、回転軸の磁歪効果部に対してセンサ基板の径方向位置を正確に規制することができ、かつ、軸方向寸法を抑えることができる、トルク測定装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の一態様のトルク測定装置は、回転軸と、ホルダと、センサ基板と、規制部材とを備える。

【0011】

前記回転軸は、伝達するトルクに応じて透磁率が変化する磁歪効果部を軸方向一部分に有する。

【0012】

前記ホルダは、非磁性材により円環状に構成され、前記磁歪効果部の周囲に配置されて使用時にも回転しない。

【0013】

前記センサ基板は、円筒状に構成され、前記磁歪効果部の透磁率の変化を検出するための磁界を発生させるコイルを有し、前記ホルダに対して同軸に支持される。

【0014】

前記規制部材は、前記センサ基板と同じ軸方向位置における周方向複数箇所において、前記磁歪効果部と前記ホルダとの間に保持され、前記磁歪効果部に対する前記ホルダの径方向位置を規制する。

【0015】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記規制部材は、磁性材により構成され、かつ、前記ホルダに対する周方向の移動を阻止されており、前記コイルと前記規制部材とは、互いに異なる周方向位置に配置されている。

【0016】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記規制部材は、前記磁歪効果部の外周面に対して転がり接触する転動体により構成されている。

【0017】

本発明の一態様のトルク測定装置は、使用時にも回転しない保持器を備え、前記転動体は、前記保持器により保持されることで、前記ホルダに対する周方向の移動を阻止されている。

【0018】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記保持器は、前記ホルダに固定されている。

【0019】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記保持器は、磁性材により構成され、かつ、前記コイルと径方向に重畳しない形状を有する。

【0020】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記ホルダは、周方向複数箇所に、径方向内側に開口するホルダ除肉部を有し、前記転動体は、前記ホルダ除肉部の内側に配置されている。

【0021】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記転動体は、ニードルにより構成されている。

【0022】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記規制部材は、前記ホルダに固定され、かつ、前記磁歪効果部の外周面に滑り接触する摺動部材により構成されている。

【0023】

本発明の一態様のトルク測定装置では、前記センサ基板は、前記磁歪効果部の中心軸を中心とする前記規制部材の外接円の直径よりも小さい内径を有し、かつ、前記規制部材が配置される周方向箇所に、径方向に貫通する基板除肉部を有する。前記規制部材は、前記基板除肉部の内側に配置されている。

【0024】

本発明の一態様のトルク測定装置は、前記センサ基板の周囲に配置されたバックヨークを備える。

【発明の効果】

【0025】

本発明の一態様のトルク測定装置によれば、回転軸の磁歪効果部に対してセンサ基板の径方向位置を正確に規制することができ、かつ、軸方向寸法を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本発明の実施の形態の第１例のトルク測定装置の断面図である。

【図2】図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】図３は、第１例のトルク測定装置の斜視図である。

【図4】図４は、第１例のトルク測定装置を、回転軸を省略して示す斜視図である。

【図5】図５は、第１例のトルク測定装置を、回転軸を省略して示す分解斜視図である。

【図6】図６は、第１例のトルク測定装置を構成するセンサ基板の展開図である。

【図7】図７は、本発明の実施の形態の第２例のトルク測定装置の部分断面図である。

【図8】図８は、本発明の実施の形態の第３例のトルク測定装置の断面図である。

【図9】図９は、本発明の実施の形態の第４例のトルク測定装置の断面図である。

【図10】図１０は、図９のＢ－Ｂ断面図である。

【図11】図１１は、本発明の実施の形態の第５例のトルク測定装置の断面図である。

【図12】図１２は、図１１のＣ－Ｃ断面図である。

【図13】図１３は、第５例のトルク測定装置を構成するセンサ基板の展開図である。

【図14】図１４は、本発明の実施の形態の第６例のトルク測定装置の断面図である。

【図15】図１５は、図１４のＤ－Ｄ断面図である。

【図16】図１６は、第６例のトルク測定装置を構成するセンサ基板の展開図である。

【図17】図１７は、本発明の実施の形態の第７例のトルク測定装置の断面図である。

【図18】図１８は、図１７のＥ－Ｅ断面図である。

【図19】図１９は、第７例のトルク測定装置を構成するセンサ基板の展開図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

［実施の形態の第１例］
本発明の実施の形態の第１例について、図１～図６を用いて説明する。

【0028】

本例のトルク測定装置１は、回転軸２により伝達しているトルクを測定する装置であり、各種の機械装置に組み込んで用いることができる。本例のトルク測定装置１を組み込む機械装置の具体例として、自動車のパワートレインを構成する機械装置、たとえば、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）、ベルト式無段変速機、トロイダル型無段変速機、オートマチック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）などの車側の制御で変速を行うトランスミッション、またはトランスファー、マニュアルトランスミッション（ＭＴ）などが挙げられる。なお、対象となる車両の駆動方式、すなわち、ＦＦ、ＦＲ、ＭＲ、ＲＲ、４ＷＤなどの方式は、特に問わない。本例のトルク測定装置１を組み込む機械装置の具体例として、さらに、風車、鉄道車両、鉄鋼の圧延機などを構成する減速機、増速機などの、歯車で動力軸の回転数を変化させる装置が挙げられる。

【0029】

本例のトルク測定装置１は、回転軸２と、ホルダ３と、センサ基板４と、規制部材５とを備える。

【0030】

なお、特に断らない限り、トルク測定装置１に関して、軸方向は、回転軸２の軸方向、すなわち、図１における左右方向である。トルク測定装置１に関して、軸方向一方側は、図１における左側であり、軸方向他方側は、図１における右側である。

【0031】

回転軸２は、伝達するトルクに応じて透磁率が変化する磁歪効果部を軸方向一部分に有する。本例では、回転軸２は、エンジン（Ｅ）からトランスミッション（ＴＭ）へトルクを伝達する回転軸である。ただし、本発明を実施する場合には、回転軸２として、各種機械装置を構成する回転軸を採用することができる。

【0032】

本例では、図１に示すような、回転軸２の軸方向中間部を構成する中間軸部６を、磁歪効果部として機能させる。中間軸部６は、回転軸２のうち、後述するコイル１１がその周囲に配置される部分である。このために、本例では、回転軸２を磁性金属により構成している。回転軸２を構成する磁性金属としては、たとえば、ＪＩＳに規定されている、ＳＣｒ４２０、ＳＣＭ４２０などの浸炭鋼、Ｓ４５Ｃなどの炭素鋼といった、各種磁性鋼を用いることができる。中間軸部６の外周面は、円筒面により構成されている。

【0033】

本例のトルク測定装置１の使用状態で、回転軸２は、図示しないハウジングに対して、図示しない転がり軸受により回転自在に支持される。

【0034】

回転軸２にトルクが加わり、中間軸部６に捩れ変形が生じると、中間軸部６にトルクに応じた応力、すなわち、軸方向に対して４５゜方向の引っ張り応力、および、軸方向に対して－４５゜方向の圧縮応力が作用する。これに伴い、逆磁歪効果によって、中間軸部６の各方向の透磁率が変化する。

【0035】

ホルダ３は、たとえば図５に示すように、非磁性材により円環状に構成され、中間軸部６の周囲に配置されて使用時にも回転しない。

【0036】

本例では、ホルダ３は、非磁性材である合成樹脂により構成されている。ただし、ホルダ３を構成する非磁性材として、たとえば、セラミックスなどを用いることもできる。

【0037】

本例では、ホルダ３は、円筒状のホルダ円筒部７と、ホルダ円筒部７の軸方向一方側の端部から全周にわたり径方向外側に向けて伸長する第１外向フランジ８と、ホルダ円筒部７の軸方向他方側の端部から全周にわたり径方向外側に向けて伸長する第２外向フランジ９とを有する。第１外向フランジ８の外径は、第２外向フランジ９の外径よりも大きい。第１外向フランジ８は、径方向外側の端部の周方向複数箇所（図示の例では、周方向等間隔となる４箇所）に、軸方向に貫通する通孔１０を有する。

【0038】

ホルダ３は、中間軸部６の周囲に配置されている。使用時に、ホルダ３は、通孔１０のそれぞれに挿通した図示しないボルトを前記ハウジングに備えられたねじ孔に螺合することによって、該ハウジングに結合固定される。これにより、ホルダ３は、使用時に回転することを阻止される。

【0039】

センサ基板４は、円筒状に構成され、中間軸部６の透磁率の変化を検出するための磁界を発生させるコイル１１（図６参照）を有し、ホルダ３に対して同軸に支持されている。

【0040】

本例では、センサ基板４は、帯板状のフレキシブル基板（ＦＰＣ）を円筒状に丸めることにより構成されている。ただし、本発明を実施する場合には、センサ基板を、円筒状のリジッド基板により構成することもできる。コイル１１は、センサ基板４に備えられたプリント配線により構成されている。使用時には、コイル１１に交流電圧を印加することで、コイル１１の周囲に、中間軸部６の透磁率の変化を検出するための磁界を発生させる。

【0041】

コイル１１は、トルクの検出精度を向上させる観点から、センサ基板４の全周領域に配置されていることが好ましい。ただし、本例では、コイル１１の周囲に発生する磁界が、磁性材製の規制部材５の影響を受けにくくするために、コイル１１は、規制部材５と異なる周方向位置に配置されている。

【0042】

図６は、センサ基板４の展開図を示している。本例では、コイル１１は、図６において、仮想線（二点鎖線）で示された規制部材５と異なる周方向位置、すなわち、一点鎖線で囲んだα部のそれぞれに、１個、または、たとえば周方向に並べて複数個配置されている。したがって、本例では、コイル１１の個数は、規制部材５の個数の整数倍である。なお、図６の展開図において、左端の規制部材５と右端の規制部材５とは、同一の規制部材５を表している。なお、本発明を実施する場合で、規制部材を非磁性材製とする場合には、コイルを、規制部材と同じ軸方向位置に配置することができ、たとえば、センサ基板の全周領域に配置することもできる。

【0043】

図６では、コイル１１の具体的な形状の図示を省略している。本発明を実施する場合、コイル１１の具体的な形状としては、中間軸部６の透磁率の変化に伴ってコイル１１に電圧変化が生じる各種の形状、たとえば、１組の対辺が周方向に平行で、もう１組の対辺が周方向に対して４５゜傾斜している、平行四辺形などを採用することができる。

【0044】

本例では、センサ基板４は、ホルダ円筒部７の軸方向中間部、すなわち、ホルダ円筒部７のうちで軸方向に関して第１外向フランジ８と第２外向フランジ９との間に位置する部分に外嵌支持されている。これにより、センサ基板４は、ホルダ３に対して同軸に支持されている。本例では、センサ基板４の外周面は、第２外向フランジ９の外周面よりも小径である。すなわち、センサ基板４の外周面は、第２外向フランジ９の外周面よりも径方向外側に突出していない。

【0045】

本例のトルク測定装置１は、センサ基板４の周囲に配置されたバックヨーク１２を備える。バックヨーク１２は、コイル１１により発生する磁束の磁路となる部材であって、軟鋼などの磁性材により、全体を円筒状に構成されている。バックヨーク１２は、センサ基板４の周囲に、センサ基板４と同軸に配置された状態で、ホルダ３に支持されている。このために具体的には、バックヨーク１２の軸方向一方側の端面を、ホルダ３の第１外向フランジ８の軸方向他方側の側面の径方向中間部に当接させ、かつ、バックヨーク１２の軸方向他方側の端部の内周面を、ホルダ３の第２外向フランジ９の外周面に、締り嵌め、接着などにより外嵌固定している。

【0046】

本例では、バックヨーク１２の内周面とセンサ基板４の外周面との間に、全周にわたり隙間を介在させている。これにより、バックヨーク１２とセンサ基板４とを電気的に絶縁している。ただし、たとえば、バックヨーク１２の内周面とセンサ基板４の外周面とのうちの少なくとも一方に備えられた絶縁層などにより、バックヨーク１２とセンサ基板４とを電気的に絶縁できるのであれば、バックヨーク１２の内周面とセンサ基板４の外周面とを接触させることもできる。

【0047】

規制部材５は、センサ基板４と同じ軸方向位置における周方向複数箇所において、中間軸部６とホルダ３との間に保持され、中間軸部６に対するホルダ３の径方向位置を規制している。

【0048】

本例では、規制部材５は、ホルダ円筒部７の軸方向中間部内周面と中間軸部６の外周面との間の周方向複数箇所に配置され、かつ、これらの内周面と外周面との間に挟持されている。これにより、規制部材５は、中間軸部６に対するホルダ３の径方向位置を規制している。

【0049】

規制部材５の個数は、３個以上で、かつ、できるだけ少ないことが好ましい。本例では、規制部材５は、４個であり、周方向に関して等間隔に配置されている。

【0050】

本発明を実施する場合、規制部材５は、必要とされる強度や耐摩耗性などの特性を確保できる限り、任意の材料で構成することができる。本例では、規制部材５は、磁性鋼などの磁性材により構成されている。これに伴い、本例では、規制部材５は、ホルダ３に対する周方向の移動を阻止されている。すなわち、使用時において、コイル１１の径方向内側を磁性材製の規制部材５が周方向に横切ると、コイル１１の周囲に発生する磁界が影響を受けて、トルクの検出精度が悪化する。したがって、このような不都合が発生することを防止するために、本例では、規制部材５は、ホルダ３に対する周方向の移動を阻止されている。

【0051】

なお、本発明を実施する場合には、規制部材を、合成樹脂、非磁性鋼、セラミックスなどの非磁性材により構成することもできる。この場合には、規制部材は、コイル１１の周囲に発生する磁界に影響を与えない。したがって、この場合には、ホルダ３に対する規制部材５の周方向の移動を許容することもできる。

【0052】

本例では、規制部材５は、中間軸部６の外周面に対して転がり接触する転動体、具体的にはニードル（針状ころ）により構成されている。ただし、本発明を実施する場合、該転動体として、玉を用いることもできる。本例では、規制部材５は、自身の径方向中心部に、軸方向に貫通する中心孔１３を有する。

【0053】

本例のトルク測定装置１は、使用時にも回転しない保持器１４を備える。本例では、規制部材５は、保持器１４に保持されることで、ホルダ３に対する周方向の移動を阻止されている。

【0054】

本例では、保持器１４は、ホルダ３に固定されている。ただし、本発明を実施する場合、保持器を、前記ハウジングに固定することもできる。

【0055】

保持器１４は、必要とされる強度などの特性を確保できる限り、任意の材料により構成することができる。本例では、保持器１４は、磁性鋼などの磁性材により構成されている。これに伴い、本例では、コイル１１の周囲に発生する磁界に影響を与えにくくするために、保持器１４は、コイル１１と径方向に重畳しない形状を有する。

【0056】

具体的には、保持器１４は、規制部材５のそれぞれの中心孔１３に軸方向中間部が緩く挿通された円柱状の柱部１５と、軸方向に離隔して互いに同軸に配置され、かつ、柱部１５のそれぞれの軸方向両側の端部に接続された２つの円環状のリム部１６と、リム部１６のそれぞれの周方向複数箇所から径方向外側に向けて伸長した接続部１７とを有する。本例では、接続部１７は、周方向に関して柱部１５と同じ位置に配置されている。なお、２つのリム部１６のうち、少なくともいずれか一方のリム部１６は、規制部材５のそれぞれの中心孔１３に柱部１５を挿通した後、該柱部１５の軸方向端部に、接着、溶接などの方法で接続される。

【0057】

本例では、保持器１４をホルダ３に固定するために、接続部１７のそれぞれの径方向外側の端部を、ホルダ円筒部７の軸方向両側の端部の径方向内端部に、接着、包埋などの方法で接続している。この状態で、規制部材５のそれぞれは、柱部１５を中心とする回転（自転）を自在とされ、かつ、ホルダ３に対する周方向の移動を阻止されている。

【0058】

すなわち、本例では、この状態で回転軸２が回転すると、規制部材５のそれぞれは、周方向に移動することなく、柱部１５を中心として回転する。この際に、規制部材５の外周面と中間軸部６の外周面との接触態様は、転がり接触となり、規制部材５の外周面とホルダ円筒部７の内周面との接触態様は、滑り接触となる。

【0059】

また、保持器１４をホルダ３に固定した状態で、保持器１４を構成する柱部１５のそれぞれは、コイル１１と異なる周方向位置に配置されることで、コイル１１と径方向に重畳していない。また、保持器１４を構成するリム部１６および接続部１７のそれぞれは、コイル１１と異なる軸方向位置に配置されることで、コイル１１と径方向に重畳していない。したがって、本例では、コイル１１の周囲に発生する磁界が、保持器１４の影響を受けにくくすることができる。

【0060】

なお、本発明を実施する場合には、保持器の構造として、規制部材５の中心孔１３に軸方向中間部を緩く挿通した柱部１５、および、柱部１５の軸方向両側の端部から径方向外側に向けて伸長した接続部１７のみを備えた構造を採用することもできる。

【0061】

なお、本発明を実施する場合には、保持器を、合成樹脂、非磁性鋼、セラミックスなどの非磁性材により構成することもできる。この場合には、保持器は、コイル１１の周囲に発生する磁界に影響を与えない。したがって、この場合には、保持器の形状として、コイル１１と径方向に重畳する形状を採用することもできる。

【0062】

本例のトルク測定装置１では、回転軸２にトルクが加わることで中間軸部６に捩れ変形が生じ、中間軸部６の各方向の透磁率がそれぞれ変化すると、センサ基板４に備えられた複数のコイル１１の内側を通過する磁束が変化することにより、該コイル１１のインダクタンスが変化することに基づいて、該コイル１１の電圧が変化する。このため、これらのコイル１１の電圧を利用して、より具体的には、これらのコイル１１を含んで構成されるブリッジ回路の差動電圧などを利用して、回転軸２が伝達しているトルクを測定することができる。

【0063】

本例では、ホルダ円筒部７の軸方向中間部内周面と中間軸部６の外周面との間に挟持された規制部材５によって、中間軸部６に対するホルダ３の径方向位置、すなわち、中間軸部６に対するセンサ基板４のコイル１１の径方向位置を正確に規制することができる。したがって、トルクの測定精度を確保しやすい。

【0064】

本例では、中間軸部６に対してセンサ基板４の径方向位置を規制する複数個の規制部材５を、センサ基板４の径方向内側に配置する構成を採用している。このため、複数個の規制部材５とセンサ基板４とを軸方向に並べて配置する構成を採用する場合に比べて、トルク測定装置１の軸方向寸法を小さく抑えることができる。

【0065】

本例では、センサ基板４の径方向内側に配置される規制部材５として、直径が小さいニードルを用いている。このため、センサ基板４の内径を小さくすること、すなわち、コイル１１と中間軸部６との間隔を小さくすることが容易となる。したがって、この面でも、トルクの測定精度を確保しやすい。

【0066】

［実施の形態の第２例］
本発明の実施の形態の第２例について、図７を用いて説明する。

【0067】

本例のトルク測定装置１ａでは、ホルダ３ａを構成する第２外向フランジ９ａの外径を実施の形態の第１例の場合よりも小さくすることにより、第２外向フランジ９ａの外周面とバックヨーク１２の内周面との間に全周にわたり隙間を介在させている。本例では、バックヨーク１２の軸方向一方側の端面を、ホルダ３ａの第１外向フランジ８の軸方向他方側の側面の径方向中間部に接着することにより、ホルダ３ａに対してバックヨーク１２を固定している。
その他の構成および作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

【0068】

［実施の形態の第３例］
本発明の実施の形態の第３例について、図８を用いて説明する。

【0069】

本例のトルク測定装置１ｂでは、ホルダ３ｂは、ホルダ円筒部７の軸方向一方側の端部から全周にわたり径方向内側に向けて伸長する第１内向フランジ１８と、ホルダ円筒部７の軸方向他方側の端部から全周にわたり径方向内側に向けて伸長する第２内向フランジ１９とを有する。第１内向フランジ１８および第２内向フランジ１９のそれぞれの内周面は、規制部材５の中心軸よりも径方向内側に位置しており、かつ、中間軸部６の外周面に近接対向している。

【0070】

バックヨーク１２ａは、円筒状のヨーク円筒部２０と、ヨーク円筒部２０の軸方向一方側の端部から全周にわたり径方向内側に向けて突出したヨーク円輪部２１とを有する。ヨーク円筒部２０は、センサ基板４ａの周囲に配置されており、ヨーク円輪部２１は、センサ基板４ａの軸方向一方側に隣接する位置に配置されている。本例では、ヨーク円輪部２１の径方向内側の端面を、ホルダ円筒部７の外周面に、締り嵌め、接着などにより外嵌することで、ホルダ３ｂに対してバックヨーク１２ａを固定している。

【0071】

本例では、たとえば、図示しないハウジングとホルダ３ｂとの間に、図示しない留め具を掛け渡すことにより、ハウジングに対するホルダ３ｂの回転を阻止することができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

【0072】

［実施の形態の第４例］
本発明の実施の形態の第４例について、図９～図１０を用いて説明する。

【0073】

本例のトルク測定装置１ｃでは、ホルダ３ｃは、周方向複数箇所に、径方向内側に開口するホルダ除肉部２２を有する。転動体であるニードルにより構成された規制部材５は、このホルダ除肉部２２の内側に配置されている。

【0074】

本例では、図１０に示すように、ホルダ除肉部２２は、ホルダ円筒部７ａの軸方向中間部のうち、規制部材５が配置される周方向箇所である、周方向等間隔となる４箇所に備えられている。本例では、ホルダ除肉部２２のそれぞれは、軸方向に伸長し、かつ、径方向内側にのみ開口する、矩形の凹部により構成されている。

【0075】

規制部材５は、ホルダ除肉部２２の内側に１つずつ配置されている。この状態で、規制部材５のそれぞれは、中間軸部６の外周面とホルダ除肉部２２の底部との間に挟持されている。これにより、規制部材５は、中間軸部６に対するホルダ３ｃの径方向位置、すなわち、中間軸部６に対するセンサ基板４のコイル１１（図６参照）の径方向位置を規制している。また、この状態で、ホルダ円筒部７ａのうち、ホルダ除肉部２２から外れた部分の内周面は、規制部材５の中心軸よりも径方向内側に位置しており、かつ、中間軸部６の外周面に近接対向している。

【0076】

本例では、規制部材５を保持する保持器１４ａは、軸方向中間部が規制部材５の中心孔１３に緩く挿通された円柱状の柱部のみによって構成されている。本例では、保持器１４ａをホルダ３ｃに固定するために、保持器１４ａの軸方向両側の端部を、ホルダ円筒部７ａのうちでホルダ除肉部２２の軸方向両側に隣接する部分に、接着、包埋などの方法で接続している。この状態で、規制部材５のそれぞれは、保持器１４ａを中心とする回転（自転）を自在とされ、かつ、ホルダ３ｃに対する周方向の移動を阻止されている。

【0077】

本例では、規制部材５の外周面は、ホルダ除肉部２２の周方向側面には接触しない。ただし、本発明を実施する場合には、保持器１４ａを省略し、規制部材５の外周面をホルダ除肉部２２の周方向側面に接触させることによって、ホルダ３ｃに対する規制部材５の周方向の移動を阻止することもできる。いずれにしても、本例の構造のように、ホルダ３ｃに備えられた径方向内側に開口するホルダ除肉部２２の内側に規制部材５を配置すれば、ホルダ３ｃの外径を小さくすることができるため、トルク測定装置１ｃの径寸法をコンパクト化することができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

【0078】

［実施の形態の第５例］
本発明の実施の形態の第５例について、図１１～図１３を用いて説明する。

【0079】

本例のトルク測定装置１ｄでは、ホルダ３ｄのホルダ円筒部７ｂに備えられたホルダ除肉部２２ａは、軸方向に伸長し、かつ、径方向内側および径方向外側のそれぞれに開口する、矩形の貫通孔により構成されている。本例では、ホルダ除肉部２２ａの内側に配置された規制部材５は、ホルダ３ｄに対して保持器１４ａにより支持された状態で、外周面を中間軸部６の外周面に転がり接触させている。これにより、規制部材５は、中間軸部６に対するホルダ３ｄの径方向位置、すなわち、中間軸部６に対するセンサ基板４ａのコイル１１の径方向位置を規制している。本例では、規制部材５の外周面は、ホルダ３ｄには接触しないが、規制部材５は、ホルダ３ｄと一体の保持器１４ａに支持されているので、規制部材５とホルダ３ｄとの相対的な位置関係は一定に保たれる。これにより、規制部材５と接している中間軸部６とホルダ３ｄ、すなわち、中間軸部６とホルダ３ｄに対して一体のセンサ基板４ａとの相対的な位置関係を一定に規制することができる。

【0080】

本例では、センサ基板４ａは、中間軸部６の中心軸を中心とする規制部材５の外接円の直径よりも小さい内径を有する。これに伴い、センサ基板４ａは、規制部材５が配置される周方向等間隔となる４箇所に、径方向に貫通する基板除肉部２３を有する。規制部材５は、基板除肉部２３の内側に配置されている。これにより、センサ基板４ａと規制部材５との干渉が避けられている。本例では、基板除肉部２３は、センサ基板４ａの軸方向他方側の側縁に開口する切り欠きにより構成されている。ただし、本発明を実施する場合、基板除肉部は、センサ基板を径方向に貫通する透孔により構成することもできる。

【0081】

本例では、ホルダ３ｄを構成する第１外向フランジ８ａの外径を、バックヨーク１２の外径と同じ大きさとしている。本例では、たとえば、図示しないハウジングとホルダ３ｄとの間に、図示しない留め具を掛け渡すことにより、ハウジングに対するホルダ３ｄの回転を阻止する。

【0082】

本例では、規制部材５の外周面がホルダ３ｄに滑り接触しないため、該滑り接触による発熱や摩耗を防止することができる。また、センサ基板４ａの内径を、中間軸部６の中心軸を中心とする規制部材５の外接円の直径よりも小さくしているため、センサ基板４ａのコイル１１と中間軸部６との間隔を、より小さくすることができる。したがって、その分、トルクの測定精度を向上させることができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第４例と同様である。

【0083】

［実施の形態の第６例］
本発明の実施の形態の第６例について、図１４～図１６を用いて説明する。

【0084】

本例のトルク測定装置１ｅでは、規制部材５ａは、ホルダ３ｅに固定され、かつ、中間軸部６の外周面に滑り接触する摺動部材（ブッシュ）により構成されている。

【0085】

本例では、規制部材５ａは、矩形ブロック状の本体部２４と、本体部２４の径方向外側の端部の全周に備えらえた鍔部２５とを有する。本例では、規制部材５ａをホルダ３ｅに固定するために、規制部材５ａの本体部２４の径方向外側部および鍔部２５を、ホルダ３ｅを構成するホルダ円筒部７ｃの軸方向中間部に包埋している。

【0086】

本例では、規制部材５ａの本体部２４の径方向内側面を中間軸部６の外周面に滑り接触させている。これにより、規制部材５ａは、中間軸部６に対するホルダ３ｅの径方向位置、すなわち、中間軸部６に対するセンサ基板４のコイル１１の径方向位置を規制している。本例では、規制部材５ａがホルダ３ｅに固定されているため、トルク測定装置１ｅの組み立てを容易に行うことができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第１例と同様である。

【0087】

［実施の形態の第７例］
本発明の実施の形態の第７例について、図１７～図１９を用いて説明する。

【0088】

図１７は、本例のトルク測定装置１ｆの断面図を示している。図１７における上半部は、規制部材５ｂが存在する円周方向位置での断面図を示しており、図１７における下半部は、規制部材５ｂが存在しない円周方向位置での断面図を示している。

【0089】

本例のトルク測定装置１ｆでは、摺動部材により構成された規制部材５ｂは、全体を矩形ブロック状に構成されている。規制部材５ｂは、ホルダ３ｆを構成するホルダ円筒部７ｄを径方向に貫通している。換言すれば、規制部材５ｂは、径方向中間部がホルダ円筒部７ｄに包埋されている。さらに、規制部材５ｂは、径方向中間部の周方向両側の側面に、軸方向に伸長する溝２６を有しており、溝２６の内側にホルダ３を構成する合成樹脂の一部が入り込んでいる。これにより、ホルダ３ｆに対して規制部材５ｂが径方向に位置決めされている。

【0090】

本例では、センサ基板４ａは、中間軸部６の中心軸を中心とする規制部材５ｂの外接円の直径よりも小さい内径を有する。これに伴い、センサ基板４ａは、規制部材５ｂが配置される周方向等間隔となる４箇所に、径方向に貫通する基板除肉部２３を有する。規制部材５ｂは、基板除肉部２３の内側に配置されている。これにより、センサ基板４ａと規制部材５ｂとの干渉が避けられている。本例では、基板除肉部２３は、センサ基板４ａの軸方向他方側の側縁に開口する切り欠きにより構成されている。

【0091】

本例では、センサ基板４ａの内径を、中間軸部６の中心軸を中心とする規制部材５ｂの外接円の直径よりも小さくしているため、センサ基板４ａのコイル１１と中間軸部６との間隔を、より小さくすることができる。したがって、その分、トルクの測定精度を向上させることができる。
その他の構成及び作用効果は、実施の形態の第６例と同様である。

【0092】

上述した各実施の形態の構造は、矛盾が生じない範囲で、適宜組み合わせて実施することができる。

【符号の説明】

【0093】

１、１ａ～１ｆ トルク測定装置
２ 回転軸
３、３ａ～３ｆ ホルダ
４、４ａ センサ基板
５、５ａ、５ｂ 規制部材
６ 中間軸部
７、７ａ～７ｄ ホルダ円筒部
８ 第１外向フランジ
９、９ａ 第２外向フランジ
１０ 通孔
１１ コイル
１２、１２ａ バックヨーク
１３ 中心孔
１４、１４ａ 保持器
１５ 柱部
１６ リム部
１７ 接続部
１８ 第１内向フランジ
１９ 第２内向フランジ
２０ ヨーク円筒部
２１ ヨーク円輪部
２２、２２ａ ホルダ除肉部
２３ 基板除肉部
２４ 本体部
２５ 鍔部
２６ 溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】