7651390 トルク計および計測システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-17

(45)【発行日】2025-03-26

(54)【発明の名称】トルク計および計測システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 3/10 20060101AFI20250318BHJP

【ＦＩ】

G01L3/10 311

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021105104

(22)【出願日】2021-06-24

(65)【公開番号】P2023003811

(43)【公開日】2023-01-17

【審査請求日】2024-02-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000145806

【氏名又は名称】株式会社小野測器

(74)【代理人】

【識別番号】100081961

【弁理士】

【氏名又は名称】木内 光春

(74)【代理人】

【識別番号】100112564

【弁理士】

【氏名又は名称】大熊 考一

(74)【代理人】

【識別番号】100163500

【弁理士】

【氏名又は名称】片桐 貞典

(74)【代理人】

【識別番号】230115598

【弁護士】

【氏名又は名称】木内 加奈子

(74)【代理人】

【識別番号】100099748

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 克志

(72)【発明者】

【氏名】小田 洋司

(72)【発明者】

【氏名】宮田 徹

(72)【発明者】

【氏名】袈裟丸 定

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－３２１３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０７４５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０３８６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】再公表特許第２０１５／１０８１５３（ＪＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ３／００－３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１回転シャフトと、第２回転シャフトと、前記第１回転シャフトと前記第２回転シャフトの間で伝達されるトルクを検出するトルク計とを備えた計測システムであって、
前記トルク計は、第１円盤部と、第２円盤部と、第１円盤部と第２円盤部を連結する起歪部と、前記起歪部に生じる歪みを検出する歪み検出手段とを備え、
前記第１回転シャフトの端部には、前記第１円盤部とボルトで連結されたフランジである第１フランジが設けられており、
前記第２回転シャフトの端部には、前記第２円盤部とボルトで連結されたフランジである第２フランジが設けられており
前記第１フランジの前記第１円盤部と対向する面の、前記第１円盤部を連結するボルトが挿入されたボルト孔もしくはネジ穴の周囲の領域の少なくとも一部の部分は、当該第１フランジと前記第１円盤部とが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第１円盤部方向に突出した形状を有していることを特徴とする計測システム。

【請求項2】

請求項１記載の計測システムであって、
前記第２フランジの前記第２円盤部と対向する面の、前記第２円盤部を連結するボルトが挿入されたボルト孔もしくはネジ穴の周囲の領域の少なくとも一部の部分は、当該第２フランジと前記第２円盤部とが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第２円盤部方向に突出した形状を有していることを特徴とする計測システム。

【請求項3】

第１回転シャフトと、第２回転シャフトと、前記第１回転シャフトと前記第２回転シャフトの間で伝達されるトルクを検出するトルク計とを備えた計測システムであって、
前記トルク計は、第１円盤部と、第２円盤部と、第１円盤部と第２円盤部を連結する起歪部と、前記起歪部に生じる歪みを検出する歪み検出手段とを備え、
前記第１回転シャフトの端部には、前記第１円盤部とボルトで連結されるフランジである第１フランジが設けられており、
前記第２回転シャフトの端部には、前記第２円盤部とボルトで連結されるフランジである第２フランジが設けられており
当該計測システムは、孔を有する環状の部材である第１環状部材を有し、
当該第１環状部材は、前記第１フランジと前記第１円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第１フランジと前記第１円盤部との間に配置されており、
前記第１フランジと前記第１円盤部とを連結するボルトは、前記第１フランジと前記第１円盤部との間において前記第１環状部材の孔に通された形態で、前記第１フランジと前記第１円盤部を連結していることを特徴とする計測システム。

【請求項4】

請求項３記載の計測システムであって、
孔を有する環状の部材である第２環状部材を有し、
当該第２環状部材は、前記第２フランジと前記第２円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第２フランジと前記第２円盤部との間に配置されており、
前記第２フランジと前記第２円盤部とを連結するボルトは、前記第２フランジと前記第２円盤部との間において前記第２環状部材の孔に通された形態で、前記第２フランジと前記第２円盤部を連結していることを特徴とする計測システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転軸によって伝達されるトルクを計測する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

回転軸によって伝達されるトルクを計測する技術としては、図１０ａに示すトルク計９が知られている（たとえば、特許文献１）。
図１０ａはトルク計９の一部を切り欠いた側面図であり、斜線のハッチングを施した部分が切り欠いた後の断面を表す。
図示するように、このトルク計９は、中空の円筒形状の中空体部９１の軸方向の一端に駆動側フランジ部９２を設け、他端に負荷側フランジ部９３を設けたものである。中空体部９１の軸方向の中央部は肉薄に形成されており、中空体部９１の内周面の肉薄部分にひずみゲージ９４が固定されている。

【0003】

図１０ｂに示すように、トルク計９の駆動側フランジ部９２には、駆動側の回転軸１００のフランジ１０１がボルトによって締結され、負荷側フランジ部９３には負荷側の回転軸１１０のフランジ１１１がボルトによって締結される。

【0004】

このようなトルク計９において、駆動側の回転軸１００と負荷側の回転軸１１０との間で伝達されるトルクが、中空体部９１の内周面の肉薄部分の歪みとしてひずみゲージ９４によって計測される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００５-３２１３３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

図１０ａ、ｂに示したトルク計９によれば、計測にヒステリシスが発生すると共に、発生するヒステリシスの特性が、駆動側の回転軸１００のフランジ１０１の剛性や負荷側の回転軸１１０のフランジ１１１の剛性に依存して変化してしまうという問題があった。

【0007】

図１１ａのＦ１、Ｆ２は、トルク計に加える負荷トルクの、０から正の所定値までの変化と、正の所定値から負の所定値までの変化と、負の所定値から０までの変化とを連続的に行ったときの、負荷トルク-誤差の特性の例を示したものであり、ヒステリシスが発生している。

【0008】

図１１ａにおいて、Ｆ１はＦ２よりもフランジの厚さが薄い場合の特性を示しており、図１０ｂ、ｃに示すように、剛性に関わる要素であるフランジ１０１の厚さｄ１やフランジ１１１の厚さｄ２が異なると、発生するヒステリシスの特性が異なったものとなる。

【0009】

また、図１１ｂはフランジ厚さ-感度の特性の例を示したものであり、図１０ｂ、ｃに示すように剛性に関わる要素であるフランジ１０１の厚さｄ１やフランジ１１１の厚さｄ２が異なると、トルク計の計測の感度が異なるものとなってしまう。なお、図１１ｂは、フランジの厚さが所定の基準厚さであるときの感度を０としてフランジ厚さ-感度の特性を示したものである。

【0010】

このように、図１０ａ、ｂに示したトルク計９によれば、駆動側の回転軸１００のフランジ１０１の剛性や負荷側の回転軸１１０のフランジ１１１の剛性に依存して感度が変化してしまうという問題もあった。

【0011】

このような計測のヒステリシスや、締結される回転軸のフランジ剛性に依存した感度やヒステリシス特性の変化が、トルク計における高精度なトルク計測の妨げとなっていた。
本発明は、より高精度なトルク計測を行うことを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記課題達成のために、本発明は、トルクを検出するトルク計に、第１回転シャフトのフランジである第１フランジとボルトで連結される第１円盤部と、第２回転シャフトのフランジである第２フランジとボルトで連結される第２円盤部と、第１円盤部と第２円盤部を連結する起歪部と、前記起歪部に生じる歪みを検出する歪み検出手段とを備えたものである。ただし、前記第１フランジが連結されたときに前記第１フランジと対向する前記第１円盤部の面の、当該第１円盤部と前記第１フランジとを連結するボルトが挿入されるボルト孔もしくはネジ穴の周囲の領域の少なくとも一部の部分は、前記第１フランジが連結された状態において、当該第１円盤部と前記第１フランジとが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第１フランジ方向に突出した形状を有している。

【0013】

このようなトルク計において、前記第２フランジが連結されたときに前記第２フランジと対向する前記第２円盤部の面の、当該第２円盤部と前記第２フランジとを連結するボルトが挿入されるボルト孔もしくはネジ穴の周囲の領域の少なくとも一部の部分を、前記第２フランジが連結された状態において、当該第２円盤部と前記第２フランジとが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第２フランジ方向に突出した形状としてよい。

【0014】

また、前記課題達成のために、本発明は、第１回転シャフトと、第２回転シャフトと、前記第１回転シャフトと前記第２回転シャフトの間で伝達されるトルクを検出するトルク計とを備えた計測システムにおいて、前記トルク計に、第１円盤部と、第２円盤部と、第１円盤部と第２円盤部を連結する起歪部と、前記起歪部に生じる歪みを検出する歪み検出手段とを備えたものである。また、前記第１回転シャフトの端部には、前記第１円盤部とボルトで連結されるフランジである第１フランジを設け、前記第２回転シャフトの端部には、前記第２円盤部とボルトで連結されるフランジである第２フランジを設け、前記第１フランジの前記第１円盤部と対向する面の、前記第１円盤部を連結するボルトが挿入されたボルト孔もしくはネジ穴の周囲の領域の少なくとも一部の部分を、当該第１フランジと前記第１円盤部とが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第１円盤部方向に突出した形状としたものである。

【0015】

この計測システムにおいて、前記第２フランジの前記第２円盤部と対向する面の、前記第２円盤部を連結するボルトが挿入されたボルト孔もしくはネジ穴の周囲の領域の少なくとも一部の部分を、当該第２フランジと前記第２円盤部とが軸方向に当接する箇所が、当該部分のみとなるように、前記第２円盤部方向に突出した形状としてよい。

【0016】

また、前記課題達成のために、本発明は、第１回転シャフトと、第２回転シャフトと、前記第１回転シャフトと前記第２回転シャフトの間で伝達されるトルクを検出するトルク計とを備えた計測システムにおいて、前記トルク計に、第１円盤部と、第２円盤部と、第１円盤部と第２円盤部を連結する起歪部と、前記起歪部に生じる歪みを検出する歪み検出手段とを備えたものである。また、前記第１回転シャフトの端部に、前記第１円盤部とボルトで連結されるフランジである第１フランジを設け、前記第２回転シャフトの端部に、前記第２円盤部とボルトで連結されるフランジである第２フランジを設けたものである。また、当該計測システムに、孔を有する環状の部材である第１環状部材を設け、当該第１環状部材を、前記第１フランジと前記第１円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第１フランジと前記第１円盤部との間に配置すると共に、前記第１フランジと前記第１円盤部とを連結するボルトを、前記第１フランジと前記第１円盤部との間において前記第１環状部材の孔に通した形態で、前記第１フランジと前記第１円盤部を連結する。

【0017】

このような計測システムに、孔を有する環状の部材である第２環状部材を設け、当該第２環状部材を、前記第２フランジと前記第２円盤部とが軸方向に直接当接しないように前記第２フランジと前記第２円盤部との間に配置し、前記第２フランジと前記第２円盤部とを連結するボルトを、前記第２フランジと前記第２円盤部との間において前記第２環状部材の孔に通した形態で、前記第２フランジと前記第２円盤部を連結してもよい。

【0018】

以上のようなトルク計や計測システムによれば、第１円盤と第１フランジとが軸方向に当接する箇所や、第２円盤と第２フランジとが軸方向に当接する箇所をボルトの周辺の小さな面積の部分に集中させるので、第１フランジや第２フランジの厚さや剛性の違いや加わるトルクの大きさに応じた応力分布の変化を抑制できる。これによって、トルク計の計測のヒステリシスを小さく抑えることができると共に、第１フランジや第２フランジの厚さや剛性の違いによる計測のヒステリシスや計測の感度の変化を抑制でき、トルク計測の高精度化を図ることができる。

【発明の効果】

【0019】

以上のように、本発明によれば、より高精度なトルク計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の実施形態に係るトルク測定装置、計測システムの構成を示す図である。

【図2】本発明の実施形態に係るトルク計を示す図である。

【図3】本発明の実施形態に係るトルク測定装置の回転検出の構成を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係るトルク計への回転シャフトの連結の構造を示す図である。

【図5】本発明の実施形態に係るトルク計のボルト孔周辺を示す図である。

【図6】本発明の実施形態に係るトルク計のネジ穴と貫通孔の周辺を示す図である。

【図7】本発明の実施形態に係るトルク計の他の構成例を示す図である。

【図8】本発明の実施形態に係るトルク計の他の構成例を示す図である。

【図9】本発明の実施形態に係るトルク計の他の構成例を示す図である。

【図10】公知のトルク計を示す図である。

【図11】本発明の課題を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

本発明の実施形態について説明する。
図１ａに本実施形態に係るトルク測定装置の構成を示す。
図１ａにおいて、図１ａ１はトルク測定装置の正面図を、図１ａ２はトルク測定装置の側面図を、図１ａ３はトルク測定装置の背面図を表す。
図示するように、トルク測定装置は、トルク計１とステータ２より構成される。ステータ２は、円環状のリング部２１を備えている。
トルク測定装置を用いて、たとえば、図１ｂに示すような計測システムが構成される。
図１ｂの計測システムにおいて、トルク計１の正面側には第１回転シャフト３の端部に設けられたフランジである第１フランジ３１が連結され、トルク計１の背面側には第２回転シャフト４の端部に設けられたフランジである第２フランジ４１が連結されている。第２回転シャフト４は、エンジンや電気モータ等の駆動装置６によって回転駆動され、第１回転シャフト３はダイナモメータ等の負荷装置５に連結されており、トルク測定装置は駆動装置６と負荷装置５との間で働くトルクを測定する。ただし、第２回転シャフト４を負荷装置５に連結し、第１回転シャフト３を駆動装置６によって回転駆動する構成とすることもできる。

【0022】

ここで、計測システムにおいて、トルク計１は、ステータ２のリング部２１と非接触な態様で、軸方向の一部がリング部２１の中空内に位置するように、トルク計１に連結した第１回転シャフト３と第２回転シャフト４によって支持される。

【0023】

ステータ２のリング部２１は、ワイヤレス給電の送電用コイルとワイヤレス通信アンテナを兼ねるワンターンのコイルを形成しており、ステータ２は、トルク計１へのワイヤレス送電と、トルク計１とのワイヤレス通信を行うことができる。

【0024】

図２にトルク計１の構成を示す。
図２ａ１にトルク計１の正面図を、図２ａ２にトルク計１の側面図を、図２ａ３にトルク計１の背面図を示す。
また、図２ａ１、ａ３に示すように、正面からみて時計まわりに０度から３６０度まで進む位相角を定義するものとして、図２ｂに、図２ａ１に示す位相角０度の切断線Ａ-Ａによる断面図を示す。ここで、iを０から７までの整数として、位相角０＋（４５×ｉ)度の切断線による断面は図２ｂと同様である。

【0025】

また、図２ｃに、図２ａ３に示す位相角２２.５度の切断線Ｂ-Ｂによる断面図を示す。ここで、位相角２２.５＋（４５×ｉ)度の切断線による断面は図２ｃと同様である。
また、図２ｄに、図２ａ３に示す位相角１１.２５度の切断線Ｃ-Ｃによる断面図を示す。ここで、位相角１１.２５＋（４５×ｉ)度の切断線による断面は図２ｄと同様である。
各図に示すように、トルク計１は、中空の円筒形状の起歪部１１と、起歪部１１の正面側にフランジ状に設けた、中央孔のある円盤形状の第１円盤部１２と、起歪部１１の背面側にフランジ状に設けた、中央孔のある円盤形状の第２円盤部１３と、第２円盤部１３の外周面に設けられた補助フランジ１４を有する。

【0026】

また、起歪部１１の軸方向についての中央の部分は歪み易いように肉薄に形成されており、図２ｄに示すように、この肉薄部分の位相角１１.２５＋（４５×ｉ)度の位置にひずみゲージ１５が固定されている。

【0027】

第１円盤部１２は、周に沿って等位相角間隔で配置された８個のボルト孔１２１を有し、各ボルト孔１２１は位相角０＋（４５×ｉ)度の位置に設けられている。
第２円盤部１３は、周に沿って等位相角間隔で配置された８個のネジ穴１３１を有し、各ネジ穴１３１は位相角２２.５＋（４５×ｉ）度の位置に設けられている。
また、第２円盤部１３は、周に沿って等位相角間隔で配置された８個の貫通孔１３２を有し、各貫通孔１３２は位相角０＋（４５×ｉ)度の位置に設けられている。
第１円盤部１２の外周端部には、ワイヤレス給電の受電用コイルとワイヤレス通信アンテナを兼ねるコイル１６が巻き回されている。
ここで、図１ａに示すように、第１円盤部１２はステータ２のリング部２１の中空内に配置されており、トルク計１は、第１円盤部１２の外周端部に巻き回されたコイル１６を介してステータ２からワイヤレスで電力を受けることができると共に、ステータ２とのワイヤレス通信を行うことができる。

【0028】

ひずみゲージ１５はコイル１６に給電された電力を用いて起歪部１１の歪みを検出し、ひずみゲージ１５で検出された歪みはコイル１６を介してワイヤレス通信によってステータ２に送信される。

【0029】

第２円盤部１３の外周面に設けられた補助フランジ１４を用いて、図３ａの側面図、図３ｂの背面図に示すように、回転検出に用いる円環形状の歯車１７をトルク計１に装備することができる。歯車１７を用いて、回転検出を行う場合、ステータ２に、歯車１７の歯の通過に伴う磁気的変化を検出する磁気センサ２２を設け、磁気センサ２２の出力からトルク計１の回転角や回転速度を算定する。ただし、歯車１７に代えて、周方向にスリットを並べた円環形状の円板を、補助フランジ１４を用いてトルク計１に装備し、ステータ２に、磁気センサ２２に代えて、スリットの通過に伴う光学的変化を検出する光学センサを設け、光学センサの出力からトルク計１の回転角や回転速度を算定してもよい。

【0030】

次に、計測システム構成時の、第１回転シャフト３と第２回転シャフト４と、トルク計１との連結の構造について説明する。
図４ａに模式的に示すように、トルク計１の正面側には、第１回転シャフト３の端部の第１フランジ３１が、トルク計１の背面側には第２回転シャフト４の端部の第２フランジ４１が連結され、トルク計１はひずみゲージ１５によって、第２回転シャフト４と第１回転シャフト３との間で伝達されるトルクを起歪部１１の歪みとして検出する。

【0031】

第１フランジ３１のトルク計１への連結は、図４ｂの側面図に示すようにボルトを用いて、第１円盤部１２と第１フランジ３１を締結することにより行う。また、第２フランジ４１のトルク計１への連結は、図４ｂの側面図に示すようにボルトを用いて、第２円盤部１３と第２フランジ４１を締結することにより行う。

【0032】

この第１回転シャフト３、第２回転シャフト４のトルク計１への連結は次の手順で行う。
まず、図４ｃ１に示すように、第２円盤部１３の貫通孔１３２を通過させたボルトを第１円盤部１２のボルト孔１２１に挿入し、ボルト孔１２１に挿入したボルトを、第１回転シャフト３の第１フランジ３１に設けられている連結用ネジ穴３１１に螺合することにより、第１円盤部１２と第１フランジ３１を締結する。

【0033】

次に、図４ｃ２に示すように、第２回転シャフト４の第２フランジ４１に設けられている連結用ボルト孔に挿入したボルトを、第２円盤部１３のネジ穴１３１に螺合することにより、第２円盤部１３と第２フランジ４１を締結する。

【0034】

このように本実施形態に係るトルク計１は、第１フランジ３１と第２フランジ４１の双方のトルク計１に対する締結を背面側から行うことができる。
次に、第１円盤部１２のボルト孔１２１の周辺を正面側から斜視したようすを図５ａ１に模式的に示し、第１円盤部１２のボルト孔１２１の周辺の断面を図５ａ２に模式的に示す。

【0035】

第１円盤部１２の正面側端面は、ボルト孔１２１の周辺を除き、軸方向を法線とする同じ平面を形成しているが、図示するように、ボルト孔１２１の周辺は、ボルト孔１２１を中央孔とする円環状に正面方向に向かって僅かに、ボルト孔１２１の周辺外の平面よりも突出している（凸となっている）。凸部の形状は例えば、ボルト孔１２１の直径はφ１９、ボルト孔１２１の周辺の平面より突出している部分の高さは０．１ｍｍ、直径はφ２９である。

【0036】

一方、第１回転シャフト３の第１フランジ３１の第１円盤部１２の正面側端面と対向する端面は平面に形成されている。
したがって、第１フランジ３１をボルトで第１円盤部１２に締結した状態において、第１フランジ３１と軸方向に接触する第１円盤部１２の領域は、図５ｂに灰色の塗りつぶしで示したボルト孔１２１の周辺の領域のみとなる。

【0037】

次に、第２円盤部１３のネジ穴１３１の周辺を背面側から斜視したようすを図６ａ１に模式的に示し、第２円盤部１３のネジ穴１３１の断面を図６ａ２に模式的に示す。
第２円盤部１３の背面側端面は、ネジ穴１３１の周辺を除き、軸方向を法線とする同じ平面を形成しているが、図示するように、ネジ穴１３１の周辺は、ネジ穴１３１を中央孔とする円環状に背面方向に向かって僅かに、ネジ穴１３１の周辺外の平面よりも突出している（凸となっている）。凸部の形状は例えば、ネジ穴１３１はＭ１８、ネジ穴１３１の周辺の平面より突出している部分の高さは０．１ｍｍ、直径はφ２９である。

【0038】

なお、第２円盤部１３の貫通孔１３２の周辺は、図６ｂ１、図６ｂ２に示すように背面方向に突出していない。
一方、第２回転シャフト４の第２フランジ４１の第２円盤部１３の背面側端面と対向する端面は平面に形成されている。
したがって、第２フランジ４１をボルトで第２円盤部１３に締結した状態において、第２フランジ４１と軸方向に接触する第２円盤部１３の領域は、図６ｃに灰色の塗りつぶしで示したネジ穴１３１の周辺の領域のみとなる。

【0039】

このようなトルク計１によれば、第１円盤部１２と第１フランジ３１とが軸方向に接触する接触領域の面積や、第２円盤部１３と第２フランジ４１とが軸方向に接触する接触領域の面積を、接触領域をボルト周辺の領域のみに集中させた形態で低減することができる。

【0040】

そして、本発明者らは、実験によって、このような接触領域面積の低減により、トルク計１の計測のヒステリシスが小さく抑えられると共に、第１フランジ３１や第２フランジ４１の厚さや剛性の違いによる計測のヒステリシスの変化が抑制されることを確認した。

【0041】

このような効果は以下の理由により得られるものと考えられる。
第１円盤部１２の正面側端面の全面を接触面として第１フランジ３１に当接させて、第１円盤部１２と第１フランジ３１とを締結した場合、加わるトルクによって第１フランジ３１が変形して第１円盤部１２と第１フランジ３１の接触面積が変化すると、接触面積が減少するほど接触面に集中するように、第１フランジ３１の応力分布が変化する。第１フランジ３１の変形は加わるトルクの大きさに依存するので、第１フランジ３１の応力分布も加わるトルクの大きさに応じて変化する。また、応力はトルクに抗する力として発生するため、トルクの増加時と減少時で応力変化は逆方向となる。

【0042】

このような、加わるトルクに応じた第１円盤部１２と第１フランジ３１の接触面積の変化に伴う、第１フランジ３１の応力分布の変化と応力変化の方向の変化が、ひずみゲージ１５の計測のヒステリシスを発生させている。

【0043】

一方、本実施形態のトルク計１では、第１円盤部１２と第１フランジ３１との接触箇所はボルトの周辺にのみ集中しており、その接触面積も小さい。したがって、加わるトルクの変化による第１円盤部１２と第１フランジ３１の接触面積の変化は小さく、この変化の第１フランジ３１の厚さ、剛性の相違による違いも小さくなる。

【0044】

この結果、トルク計１の計測のヒステリシスを小さく抑えることができると共に、第１フランジ３１の厚さや剛性の違いによる計測のヒステリシスの変化を抑制することができる。

【0045】

第２円盤部１３と第２フランジ４１についても同様であり、ヒステリシスを小さく抑えることができると共に第２フランジ４１の厚さ、剛性の違いによるトルク計１のヒステリシスの変化を小さく抑制することができる。

【0046】

また、本発明者らは、実験によって、上述のような接触面積の低減により、第１フランジ３１や第２フランジ４１の厚さ、剛性の違いによるトルク計１の感度の変化も抑制されることを確認した。

【0047】

このような効果は以下の理由により得られるものと考えられる。
第１円盤部１２の正面側端面の全面を接触面として第１フランジ３１に当接させて、第１円盤部１２と第１フランジ３１とを締結した場合、第１フランジ３１の厚さ、剛性の相違によって、締結した状態における第１円盤部１２の接触面の応力分布が変化し、第１円盤部１２と第１フランジ３１との間のトルクの伝達経路が異なったものとなる。このために、第１フランジ３１の厚さ、剛性の相違に応じて、トルクが加わったときの起歪部１１の応力分布、発生する歪みの形態が異なったものとなり、異なる歪みがひずみゲージ１５で検出される。この結果、第１フランジ３１の厚さ、剛性の相違によって、トルク計１の感度が異なったものとなってしまう。

【0048】

一方、本実施形態のトルク計１では、第１円盤部１２と第１フランジ３１との接触箇所はボルト周辺にのみ集中しており、その接触面積も小さい。したがって、第１フランジ３１の厚さ、剛性が相違していても、締結した状態における第１円盤部１２の接触面の応力分布の変化は小さく、この結果、第１フランジ３１の厚さ、剛性の違いによるトルク計１の感度の変化を小さく抑制することができる。

【0049】

第２円盤部１３と第２フランジ４１についても同様であり、第２フランジ４１の厚さ、剛性の違いによるトルク計１の感度の変化を小さく抑制することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上の実施形態では、第１円盤部１２の正面側端面のボルト孔１２１の周辺を正面方向に突出させることにより、第１円盤部１２と第１回転シャフト３の第１フランジ３１とが軸方向に接触する領域がボルト孔１２１の周辺の領域のみとなるようにしたが、第１円盤部１２の正面側端面のボルト孔１２１の周辺を突出させずに正面側端面を平面に形成し、その代わりに、図７ａ１の第１回転シャフト３と第１フランジ３１の模式的な斜視図や図７ａ２の第１フランジ３１の連結用ネジ穴３１１の周辺の模式的な斜視図に示すように、第１回転シャフト３の第１フランジ３１の連結用ネジ穴３１１の周辺を背面方向に僅かに突出させることにより、第１円盤部１２と第１回転シャフト３の第１フランジ３１とが軸方向に接触する領域をボルト周辺の領域のみとしてもよい。

【0050】

また、以上の実施形態では、第２円盤部１３の背面側端面のネジ穴１３１の周辺を背面方向に突出させることにより、第２円盤部１３と第２回転シャフト４の第２フランジ４１とが軸方向に接触する領域がネジ穴１３１の周辺の領域のみとなるようにしたが、これは、第２円盤部１３の背面側端面のネジ穴１３１の周辺を突出させずに背面側端面を平面に形成し、その代わりに、図７ｂ１の第２回転シャフト４と第２フランジ４１の模式的な斜視図や図７ｂ２の第２フランジ４１の連結用ボルト孔の周辺の模式的な斜視図に示すように、第２回転シャフト４の第２フランジ４１の連結用ボルト孔周辺を正面方向に僅かに突出させることにより、第２円盤部１３と第２回転シャフト４の第２フランジ４１とが軸方向に接触する領域をボルト周辺の領域のみとしてもよい。

【0051】

また、他の実施形態は、第１円盤部１２の正面側端面のボルト孔１２１の周辺を突出させずに正面側端面を平面に形成し、その代わりに、円環部材を第１円盤部１２と第１回転シャフト３の第１フランジ３１との連結に用いるボルトに対してワッシャ状に用いてもよい。

【0052】

この場合には、図８ａ１の模式図、図８ａ２の断面図に示すように、第１円盤部１２と第１フランジ３１との連結に用いるボルトを、第１円盤部１２の正面側端面と第１フランジ３１の間において円環部材７の中央孔を通して、第１フランジ３１の連結用ネジ穴３１１に螺合する。

【0053】

図８ａ２に円環部材７を黒塗りで示したように、このように円環部材７を用いても、第１円盤部１２と第１フランジ３１とが軸方向に接触する領域をボルト周辺の領域に限定でき、第１円盤部１２と第１フランジ３１との接触面積を低減することができる。

【0054】

同様に、第２円盤部１３の背面側端面のネジ穴１３１の周辺を突出させずに背面側端面を平面に形成し、その代わりに、円環部材７を第２円盤部１３と第２回転シャフト４の第２フランジ４１との連結に用いるボルトに対してワッシャ状に用いてもよい。

【0055】

この場合には、図８ｂ１、図８ｂ２に示すように、第２円盤部１３と第２フランジ４１との連結に用いるボルトを、第２円盤部１３の背面側端面と第２フランジ４１の間において円環部材７の中央孔を通して、第２円盤部１３のネジ穴１３１に螺合する。

【0056】

図８ｂ２に円環部材７を黒塗りで示したように、このように円環部材７を用いても、第２円盤部１３と第２フランジ４１とが軸方向に接触する領域をボルト周辺の領域に限定でき、第２円盤部１３と第２フランジ４１との接触面積を低減することができる。

【0057】

以上の実施形態では、第１円盤部１２と第１フランジ３１とがボルト孔１２１の周辺でのみ接触するように構成したが、軸方向に接触する領域がボルト孔１２１の周辺の領域に限定される形態であれば、第１円盤部１２と第１フランジ３１とが接触するボルト孔１２１の周辺以外の領域が存在してもよい。

【0058】

このようなボルト孔１２１の周辺以外の第１円盤部１２と第１フランジ３１が接触する領域としては、第１円盤部１２と第１フランジ３１のセンタリングのために設けた構造において、径方向に第１円盤部１２と第１フランジ３１を接触させる領域などとしてよい。

【0059】

同様に、第２円盤部１３と第２フランジ４１がネジ穴１３１周辺でのみ接触するように構成したが、軸方向に接触する領域がネジ穴１３１の周辺の領域に限定される形態であれば、第２円盤部１３と第２フランジ４１とが接触するネジ穴１３１の周辺以外の領域が存在してもよい。

【0060】

このようなネジ穴１３１の周辺以外の第２円盤部１３と第２フランジ４１が接触する領域としては、第２円盤部１３と第２フランジ４１のセンタリングのために設けた構造において、径方向に第２円盤部１３と第２フランジ４１を接触させる領域などとしてよい。

【0061】

たとえば、図９ａ１の背面図、図９ａ２の背面方向から見た斜視図に示すように、第２円盤部１３の中央孔の回りに背面方向に突出するリング状の突形状部８１を設け、図９ｂ１に示すように、第１フランジ３１に第１円盤部１２の中央孔と嵌まり合う円形状の凸部８２を設け、図９ｂ２に示すように、第２フランジ４１に第２円盤部１３の突形状部８１と嵌まり合う円形状の凹部８３を設け、図９ｃの断面図に示すように、第１フランジ３１の凸部８２が第１円盤部１２の中央孔に挿入される形態で両者を遊嵌して第１フランジ３１と第１円盤部１２のセンタリングを行い、第２円盤部１３の突形状部８１が第２フランジ４１の凹部８３に挿入される形態で両者を遊嵌して第２フランジ４１と第２円盤部１３のセンタリングを行うようにしてよい。

【0062】

ただし、第１フランジ３１の凸部８２の形状は第１フランジ３１と第１円盤部１２を締結したときに両者が軸方向に接しないように設定し、第２円盤部１３の突形状部８１と第２フランジ４１の凹部８３の形状は、第２フランジ４１と第２円盤部１３を締結したときに両者が軸方向に接しないように設定する。

【符号の説明】

【0063】

１…トルク計、２…ステータ、３…第１回転シャフト、４…第２回転シャフト、５…負荷装置、６…駆動装置、７…円環部材、９…トルク計、１１…起歪部、１２…第１円盤部、１３…第２円盤部、１４…補助フランジ、１５…ひずみゲージ、１６…コイル、１７…歯車、２１…リング部、２２…磁気センサ、３１…第１フランジ、４１…第２フランジ、８１…突形状部、８２…凸部、８３…凹部、９１…中空体部、９２…駆動側フランジ部、９３…負荷側フランジ部、１２１…ボルト孔、１３１…ネジ穴、１３２…貫通孔、３１１…連結用ネジ穴。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】