(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸線上に配設された入力軸と出力軸の間に遊星歯車機構が設けられてなる遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置であり、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置又はそれより基部側において設けられた力センサにより検出するようにしたものにおいて、ケースと支持部材の間に、支持部材の力センサ位置より基部側において、支持部材の回動を規制すると共に力センサの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙が設けられ、前記支持手段が、前記支持部材の支持位置を調節するための長さ調整機構を有することを特徴とする遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
【請求項２】
前記力センサが、支持部材にその支持手段位置より基部側において回動方向への変位可能に介設された起歪体と、該起歪体の歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセルである請求項１記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
【請求項３】
前記力センサが、ケースと支持部材との間に、その支持手段位置において、支持部材の回動規制可能に且つ支持部材の回動方向の荷重検出可能に配設された、支持手段を兼ねる荷重検出体からなる請求項１記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
【請求項４】
前記ケースと支持部材の間が、支持部材の力センサ位置より基部側において、可撓性シール部材により支持部材の回動を妨げないように密封された請求項１、２又は３記載の遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置として、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置又はそれより基部側において設けられた力センサにより検出するようにしたものが、実開昭５５−１６４５２８号公報、実開昭５５−６４７３９号公報及び実開昭６０−８８４９号公報等に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の前記負荷トルク検出装置では、支持部材が、遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの反力を直接受けることから、負荷トルクが過大になると、支持部材に設けられた力センサの歪み量又は変位量が許容範囲を越えると共に力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受ける等の問題があり、これを防止するには大きな安全率を考慮して過剰品質に設計する必要があった。
【０００４】
本発明の課題は、遊星歯車式変速機の出力軸に過大な負荷トルクが作用しても、力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受けないようにした遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置は、同軸線上に配設された入力軸と出力軸の間に遊星歯車機構が設けられてなる遊星歯車式変速機の出力軸に加わる負荷トルクの検出装置であり、内歯歯車がケース内側に回動可能に係合されると共に内歯歯車に突設された支持部材がその回動を規制する支持手段を介してケースに支持され、内歯歯車にその回動方向に作用する負荷トルクの反力を、支持部材にその支持手段位置又はそれより基部側において設けられた力センサにより検出するようにしたものにおいて、ケースと支持部材の間に、支持部材の力センサ位置より基部側において、支持部材の回動を規制すると共に力センサの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙が設けられ、前記支持手段が、支持部材の支持位置を調節するための長さ調整機構を有することを特徴としている。
【０００６】
前記構成では、支持手段により支持部材がその回動規制可能に所要位置に支持されると共に、内歯歯車に作用する負荷トルクの反力が支持部材を介して力センサにより検出される。その場合に、前記支持部材は、その力センサ位置より基部側において、その回動を規制間隙内に規制され、出力軸に過大な負荷トルクが加わっても規制間隙を越えて回動することはない。前記規制間隙は、支持部材に設けられた力センサの歪み量又は変位量を許容範囲内に保持し得る寸法に予め設定され、したがって、出力軸に過大な負荷トルクが加わっても力センサの歪み量又は変位量が許容範囲を越えることはなく、力センサの損傷が防止される。
【０００７】
前記遊星歯車機構には、例えば、既述の公知技術に開示されるように、遊星歯車が太陽歯車と内歯歯車とに噛合されるもの、及び特開昭５６−１１６９４７号公報等に開示されるように、偏心支持された外歯歯車が内歯歯車と噛合されるもの等が包含される。
【０００８】
前記支持手段は、支持部材の支持位置を調節するためのねじその他の長さ調整機構を有するものが好ましく、この場合、支持部材は長さ調整機構により所要の支持位置に容易に調節される。なお、支持手段は、必要に応じて、支持部材をその回動方向の両側から挟持するように支持するものであってもよく、この場合、支持部材は前記と逆方向の回動を他方の支持手段により規制されることになる。
【０００９】
前記力センサとして、例えば、支持部材にその支持手段位置より基部側において回動方向への変位可能に介設された起歪体と、該起歪体の歪み又は変位を検出する歪みゲージ等の検出要素とからなるロードセルを採用することができる。この場合、出力軸に加わる負荷トルクの反力に応じて、支持部材中のロードセルにおける起歪体の可撓性部に歪み又は変位が生じ、この歪み又は変位が歪みゲージ等の検出要素により検出されると共に前記反力に応じた信号として出力される。
【００１０】
また、前記力センサの別の例として、ケースと支持部材との間に、その支持手段位置において、支持部材の回動規制可能に且つ支持部材の回動方向の荷重検出可能に配設された、支持手段を兼ねる荷重検出体からなるものを採用することもできる。この場合、支持部材は、支持手段でもある荷重検出体により回動を規制されて所要位置に位置決めされると共にケースに支持され、しかも出力軸に加わる負荷トルクの反力に応じて前記荷重検出体に荷重が付加され、前記荷重が荷重検出体により検出されると共に前記反力に応じた信号として出力される。前記荷重検出体として、例えば圧電素子やロードセル等が好適に採用される。なお、支持部材は、必要に応じて、その回動方向の両側から一対の荷重検出体により支持されてもよく、この場合、支持部材は前記と逆方向の回動を他方の荷重検出体により規制されると共に前記と逆方向の荷重を該荷重検出体により測定されることになる。また、前記荷重検出体には、支持部材の支持位置を調節するための既述のようなねじその他の長さ調整機構が設けられてもよく、この場合、支持部材は長さ調整機構により所要の支持位置に容易に調節される。前記長さ調整機構の付設態様として、例えば、ケースと荷重検出体の間に長さ調整機構が介設されると共に荷重検出体の荷重受け側と支持部材とが当接可能に対向するように構成してもよく、またケースに設けられた荷重検出体の荷重受け側に長さ調整機構が延設されると共に長さ調整機構の可動部と支持部材とが当接可能に対向するように構成しても良い。
【００１１】
また、前記構成において、前記ケースと支持部材の間が、支持部材の力センサ位置より基部側において、ゴム等からなる可撓性シール部材により支持部材の回動を妨げないように密封されても良い。この場合、支持部材はその力センサ位置より基部側において軸封されるので、ケース内の遊星歯車機構から力センサへの潤滑油の漏洩が防止される。
【００１２】
【実施例】
以下に、本発明を図面に示す実施例に基づいて具体的に説明する。
〔第一実施例〕
図１は本発明の第一実施例に係る負荷トルク検出装置を備えた遊星歯車式変速機の縦断面図、図２は図１における負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【００１３】
同図において、遊星歯車式変速機を減速機として用いる場合について説明すると、ケース１に、高速軸である入力軸２及び低速軸である出力軸３が同軸線上に各々軸受４、５を介して支承され、前記入力軸２と出力軸３の間に遊星歯車機構６が設けられている。前記遊星歯車機構６において、入力軸２に太陽歯車７が設けられると共にケース１環胴部の内側に内歯歯車８がその歯車中心に関して回動可能に係合され、前記太陽歯車７と内歯歯車８とに複数の遊星歯車９が等角度間隔で自転且つ公転可能に噛合され、各遊星歯車９の回転軸１０がキャリア１１を介して出力軸３に連結されている。なお、遊星歯車機構６が複数段からなる場合は、前段のキャリア１１が次段の太陽歯車７に連結されることになる。
【００１４】
ケース１頂部には開口部２１が穿設されると共に該開口部２１に連通するように張出し部２２が外方向に延設されている。また、内歯歯車８頂部には支持部材２３がその基部２４においてボルト２５で固定されると共に外方向に突設され、その回動方向に間隙を残してケース１開口部２１に遊貫されると共に張出し部２２内に遊挿されている。張出し部２２上部には、支持部材２３上端部の回動方向両側において支持手段としての長さ調整機構を有する一対の調整ねじ部材２６が往復移動可能に螺合されると共にナット２７で固定され、これらの調整ねじ部材２６により支持部材２３がその上端部において張出し部２２内の所要中間位置で挟持下に位置決めされると共にケース１に何れの方向にも回動不能に支持されている。
【００１５】
前記支持部材２３には、その調整ねじ部材２６位置より下方において力センサとしてのロードセル２８が介設されている。前記ロードセル２８は、上下の剛性片３０と左右の可撓性片３１からなる四辺形状の起歪体２９と、各可撓性片３１の両端肉薄部の外面に貼着された歪みゲージ３２から構成され、各歪みゲージ３２の出力は張出し部２２側面に設けられた端子３３に電気的に接続されている。
【００１６】
また、前記張出し部２２の内周には、支持部材２３のロードセル２８位置より下方において絞り孔３４が設けられると共に、該絞り孔３４内側面と支持部材２３との間に、支持部材２３の両方向への回動を規制すると共にロードセル２８の可撓性片３１における歪み量又は変位量を許容範囲内に保持する規制間隙３５が設けられている。
【００１７】
さらに、前記支持部材２３には、その周囲に、前記張出し部２２の絞り孔３４位置より下方において座面３６が突設され、支持部材２３における前記絞り孔３４位置と座面３６位置との間に、筒状又は環状の可撓性シール部材３７が、前記絞り孔３４の周縁部下面並びに支持部材２３の外周面及び座面３６と密接するように嵌合される。これにより、ケース１と支持部材２３の間を、支持部材２３の回動を妨げないように密封することができる。
【００１８】
前記構成において、入力軸２の回転は、遊星歯車機構６により遊星歯車９の公転運動に変換され、キャリア１１を介して出力軸３に伝達される。その場合、出力軸３に加わる負荷トルクの反力が内歯歯車８にその回動方向に作用すると共に支持部材２３をその上端部が一対の調整ねじ部材２６でケース１に支持された状態で同方向に付勢し、それによりロードセル２８の各可撓性片３１が前記回動方向に変位すると共にそれらの変位による歪みが各歪みゲージ３２により検出され、端子３３を介して電気信号として出力される。
【００１９】
前記作動状態において、出力軸３に過大な負荷トルクが加わった場合、支持部材２３は張出し部２２の絞り孔３４内側面で停止させられ、前記規制間隙３５を越えて回動することがないので、ロードセル２８の各可撓性片３１における歪み量又は変位量が許容範囲以上に達してロードセル２８が損傷を受けるような事態は未然に防止される。図２は、過大な負荷トルクの反力により回動方向に付勢された支持部材２３が前記絞り孔３４の右方内側面で停止させられた状態を示している。
【００２０】
また、前記可撓性シール部材３７により、支持部材２３は前記絞り孔３４位置の下方で軸封され、ケース１内の遊星歯車機構６からロードセル２８への潤滑油の漏洩が防止される。
【００２１】
〔第二実施例〕
図３は本発明の第二実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。同図に示す第二実施例は、力センサの設置位置及び設置態様において第一実施例と様相を異にし、規制間隙３５及び可撓性シール部材３７を含むその他の構成については第一実施例と同様である。
【００２２】
すなわち、第二実施例では、第一実施例におけるように支持部材２３の上端部をその両側から一対の調整ねじ部材２６で挟持させると共に支持部材２３にロードセル２８を介設する代わりに、張出し部２２上部に、支持部材２３上端部の回動方向両側において圧電素子からなる荷重検出体３８を設けると共に支持部材２３の上端部をその両側から一対の圧電素子からなる荷重検出体３８で挟持させるようにしている。なお、荷重検出体３８として、圧電素子の代わりに、例えば起歪体とその歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセルを採用することもできる。
【００２３】
前記構成においては、出力軸３に加わる負荷トルクの反力が内歯歯車８にその回動方向に作用すると共に支持部材２３をその上端部が一対の荷重検出体３８でケース１に支持された状態で同方向に付勢し、それに応じた荷重が一方の荷重検出体３８に付加されると同時に該荷重検出体３８により検出され、前記反力に応じた電気信号として出力される。
【００２４】
〔第三実施例〕
図４は本発明の第三実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。同図に示す第三実施例は、第二実施例における各荷重検出体３８に長さ調整機構を有する調整ねじ部材を（Ａ）及び（Ｂ）に示す態様で付設してなり、その他の構成については第二実施例と同様である。
【００２５】
同図（Ａ）に示すものでは、既述の実施例１と同様に張出し部２２上部に往復移動可能に螺合された各調整ねじ部材２６の内端に荷重検出体３８が固定されると共に該荷重検出体３８の荷重受け部が所要位置で支持部材２３に当接され、その状態で各調整ねじ部材２６がナット２７で固定されている。
【００２６】
同図（Ｂ）に示すものでは、既述の実施例２と同様に張出し部２２上部に設けられた各荷重検出体３８の荷重受け部にナット４０を介して調整ねじ部材４１が螺合されると共に該調整ねじ部材４１の内端が所要位置で支持部材２３に当接され、その状態で各調整ねじ部材４１がナット４０で固定されている。
【００２７】
【発明の効果】
本発明に係る遊星歯車式変速機の負荷トルク検出装置は以上のように構成され、支持部材の回動が規制間隙により所要範囲内に規制され、支持部材の支持位置を調節するための長さ調整機構を有しているので、遊星歯車式変速機の出力軸に過大な負荷トルクが作用しても、力センサに使用されている歪みゲージや圧電素子等が損傷を受けない。
【００２８】
支持部材の支持手段として長さ調整機構を有するものでは、支持部材の位置決め及びケースへの支持を容易且つ確実に実施することができる。
【００２９】
力センサとして起歪体とその歪み又は変位を検出する検出要素とからなるロードセルを用いたものでは、出力軸に加わる負荷トルクの反力が起歪体の歪み又は変位に変換されるので高精度の負荷トルクの検出が可能になる。また、力センサが支持手段を兼ねる荷重検出体からなるものでは、支持手段を別に設ける必要がないので構造が簡素化される。
【００３０】
さらに、ケースと支持部材の間が可撓性シール部材により密封されたものでは、支持部材がその力センサ位置より基部側において軸封されるので、ケース内の遊星歯車機構から力センサへの潤滑油の漏洩が防止され、これにより力センサの信頼性や精度を長時間維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施例に係る負荷トルク検出装置を備えた遊星歯車式変速機の縦断面図である。
【図２】図１における負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【図３】本発明の第二実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【図４】本発明の第三実施例に係る負荷トルク検出装置の要部横断面図である。
【符号の説明】
１    ケース
２    入力軸
３    出力軸
６    遊星歯車機構
８    内歯歯車
２３    支持部材
２６    調整ねじ部材
２８    ロードセル
３５    規制間隙
【図１】
0003659748.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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