(57)【要約】本体のねじれ歪みを測定する装置は、各々が中央部と中央部に従属する二つの脚部とを有する第一および第二のクリップ部を備え、各脚部は本体上に回転可能にしっかりとクリップ部を搭載するため本体（１６）内に設けられた各突出部または溝（１４）と契合する溝または突出部を、その自由端に隣接して有する。ブリッジはクリップ部と相互接続する。ブリッジはクリップ部ほど硬直でないため、本体のねじれ歪みにより引き起こされるクリップ部の相対的回転移動がブリッジの比例歪みを引き起こす。ブリッジの歪みを生じさせるねじれ歪みの示度を提供するため、ブリッジの歪みを測定する手段、たとえば、ＳＡＷ装置（１５）が設けられる。中空本体の内部（２０）でもそうである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が中央部と中央部に従属する二つの脚部とを有する第一および第二のクリップ部であって、各脚部が本体上に回転可能にしっかりとクリップ部を搭載するために本体上または本体内に設けられた各突出部または溝と契合する溝または突出部を、その自由端に隣接して有するクリップ部と、クリップ部ほど硬直でないため、本体のねじれ歪みにより引き起こされるクリップ部の相対的回転移動がブリッジの比例歪みを引き起こす、クリップ部に相互連結するブリッジと、ブリッジの歪みを測定する測定手段と、を備える本体のねじれ歪みを測定する装置。
【請求項２】
測定手段が、ブリッジの中心で縦軸に対し±４５度で作用する最大せん断ひずみの引張ひずみと圧縮ひずみの要素を検知する手段を含む、請求項１による測定装置。
【請求項３】
ブリッジの歪みを測定する手段がブリッジ上に搭載される、請求項１または２による測定装置。
【請求項４】
歪みを測定する手段がＳＡＷ装置である、請求項２または３による測定装置。
【請求項５】
クリップ部とブリッジが好ましくは金属の一体構造である、先行する請求項のいずれかによる測定装置。
【請求項６】
突出部が、横断面がほぼＶ字状のリッジであり、湾曲リッジにより相互接続されるほぼ平坦な側面を有する、先行する請求項のいずれかによる測定装置。
【請求項７】
溝が、横断面がほぼＶ字状で、ほぼ平坦な側面を有する、請求項６による測定装置。
【請求項８】
突出部の傾斜角が溝の傾斜角より小さく、溝とリッジが、各リッジが溝の基部から離れた二本の接触線に沿う各溝と係合するように形成される、請求項７による測定装置。
【請求項９】
リッジの傾斜角が約６０度で、溝の傾斜角が約６０度である、請求項６ないし８のいずれかによる測定装置。
【請求項１０】
クリップ部が溝と係合してはめ込まれるように、弾性的に変形可能である、先行する請求項のいずれかによる測定装置。
【請求項１１】
クリップ部をシャフトの外面に設けられる溝に搭載できるように、突出部が脚部上で内向きである、先行する請求項のいずれかによる測定装置。
【請求項１２】
クリップ部が中空の本体の内壁に設けられる溝と係合できるように、突出部が脚部上で外向きである、請求項１ないし１０のいずれかによる測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじれ歪みの測定に関し、好適な実施形態では、印加されたトルクを受ける本体での歪みを測定する方法と装置を定める。測定されたねじれ歪みは、既知の方法で使用され、本体が受けるトルクの規模を判断することができる。
【背景技術】
【０００２】
本体の表面に一つまたはそれ以上のひずみ計を適用し、ひずみ計の出力を問い合わせてトルクの示度を提供することによって、本体（たとえばシャフト）が受けるトルクを測定することが長年の間知られてきた。近年、トルク測定技術は、表面弾性波（「ＳＡＷ」）によるトルク測定装置（たとえば、ＥＰ−Ａ−０５１８９００を参照）の採用により大幅に進歩してきた。このような装置は、高感度や、ＳＡＷ装置への配線接続を必要とせずトルクを測定できる能力などのよく認識された利点を多数有する。
【０００３】
現在まで、トルク測定装置を搭載する従来技術は、ねじれ歪みが測定される本体の表面を処理し、トルク測定装置をその処理面に固定することから成る。その処理には、清浄工程と、その後に続く、接着剤や半田付けなどの接合技術を用いたトルク測定装置の清浄面への固定を含むことができる。しかしながら、多くのトルク測定装置は、搭載される平坦面を必要とするため、処理には、トルク測定装置の処理面への固定に先立ち、ねじれ歪みが測定される本体上に機械加工などにより平坦面を提供することを含む場合がある。これらの技術は、時間と費用がかかり、トルク測定装置を既存のシャフトに再適合させる可能性を限定するため、不便であるとして十分に認識されている。また、トルク測定装置の搭載には、熟練者と明確な製造条件の両方を要するため、現場の状況下で実行するのは困難である。その結果、ねじれ歪みを測定する本体が最終使用位置に搭載される前に、工場環境でトルク測定装置を適用することが一般的に必要である。したがって、トルク測定装置は、トルク測定装置の搭載と、ねじれ歪みを測定する本体の最終位置決めとの間の期間で、偶然の損傷を負いやすい。最後に、既存の技術では、ねじれ歪みを測定する本体に、トルク測定装置を永久的に搭載する必要がある。その結果、トルク測定装置が故障すれば、交換ユニットを設置する前の不良品の取外しに関連して、多くの追加作業が含まれる。
【特許文献１】ＥＰ−Ａ−０５１８９００
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、本体の広範な処理なしで本体に容易に適用可能な、本体のねじれ歪みを測定する方法と装置に対する需要がある。さらに、現場でも工場の状況下でも、また、熟練者、半熟練者、および未熟練者の誰もが適用可能な装置に対する需要もある。故障した場合に簡単に取外して交換できる装置の需要もある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一の態様によると、本体のねじれ歪みを測定する装置は、各々が中央部と中央部に従属する二つの脚部とを有する第一および第二のクリップ部であって、各脚部が本体上に回転可能にしっかりとクリップ部を搭載するために本体上または本体内に設けられた各突出部または溝と契合する溝または突出部を、その自由端に隣接して有するクリップ部と、クリップ部ほど硬直でないため、本体のねじれ歪みにより引き起こされるクリップ部の相対的回転移動がブリッジの比例歪みを引き起こす、クリップ部に相互連結するブリッジと、ブリッジの歪みを測定する測定手段と、を備える。
【０００６】
本発明の好適な実施形態は、リッジと溝の取付技術を用い、ねじれ歪みを測定する本体に回転可能にしっかりと搭載することのできるクリップ部を利用する。クリップ部はブリッジ部により相互連結される。ブリッジ部はクリップ部ほど硬直でないため、その結果、本体がねじれ歪みを起こし、クリップ部が印加されたねん力の軸を中心として互いに対して回転する際、それに対応するブリッジの比例歪みが生じる。ブリッジの歪みの正確な状態は複雑だが、本質的にはねじれで、ブリッジの中心で縦軸に対し±４５度で作用する最大せん断ひずみの引張ひずみと圧縮ひずみの要素を検知することによって測定される。
【０００７】
本発明の好適な実施形態では、ブリッジの歪みを測定する手段が、ブリッジ自体に搭載され、たとえば、ＳＡＷ装置を含むことができる。ＳＡＷ装置が使用される場合、適切な励起・分析機器を、ＳＡＷ装置に接続されないが近傍に配置することができる。測定装置は配線の必要がなく、使用のために所定位置で単純に挟むことができるため、このような配置は特に望ましい。装置が故障する、あるいは、異なる範囲のねじれ測定が必要とされる場合、装置は取外して代替の装置と取り替えるだけで、簡単に除去できる。
【０００８】
迅速な適用と取外しを容易にするため、クリップは本体にパチンとはめ込む、あるいは本体からパチンと取外すことができるように弾性を有する。
【０００９】
本発明の特に簡単な実施形態は、一体構造として金属から製造することができる。この構造は、適切な技術、たとえば、型打ちした、または機械加工した抜板を形成して、それを必要な形状に曲げること、あるいは、焼流し鋳造や固体の機械加工などにより形成することができる。
【００１０】
特に好適な実施形態では、リッジはそれぞれ横断面がほぼＶ字状のリッジ形状を成し、湾曲リッジにより相互接続される、ほぼ平坦な側面から成る。湾曲リッジは便利なことに、平坦面に溶け込むシリンダの表面の一部である。溝も好ましくは横断面がほぼＶ字状のリッジ状で、それぞれが一本の線に集まる、またはリッジの半径よりも小さな半径の湾曲面により連結される平坦面を有する。リッジの傾斜角は好ましくは、溝の傾斜角よりも小さい。このような配置では、リッジは、湾曲リッジがリッジの平坦側面に溶け込む場所に位置する接触線に沿って溝と係合する。このような取付配置によって、特に安定し、ガタがなく、明確な取付が行われ、装置に高レベルな機械的安定性とブリッジの歪みの正確な判断を与える。本発明の好適な実施形態では、リッジの傾斜角はほぼ６０度で、溝の傾斜角はほぼ９０度である。
【００１１】
本発明は、本体の外面での使用のために、あるいは、中空本体内での使用のために具体化することができる。前者の場合、突出部は好ましくは、本体の外面に形成される溝と係合するように、脚部の内側の対抗面に形成される。後者の場合、リッジは好ましくは、本体内の通路の壁面に設けられる溝内で契合するために外側の装着面に形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、添付の図面を参照しつつ、単なる例として挙げられる、以下の好適な実施形態の説明を読むことによって、よりよく理解されるであろう。
【００１３】
まず図１〜３を参照すると、図示された測定装置１は、ブリッジ部４により相互連絡された二個のクリップ部２、３を備える。図示された装置は、たとえば、型打ちした、または機械加工した抜板の屈曲、焼流し鋳造、あるいは、固体の機械加工などの適切な方法により形成することのできる一体化した金属構造である。この構造は、ブリッジ４がクリップ部２、３ほど硬直でないため、その結果として、クリップ部２、３の相互相対回転により引き起こされる装置の歪みが主にブリッジ４の歪みを生じさせるように設計されている。
【００１４】
好ましくは、構造全体は、力が印加されない場合に図示された構造を取るように弾性を有する。
【００１５】
クリップ部２、３はそれぞれ、中央部５と二つの脚部６、７を備える。各脚部は、その自由端で、突出部８を有する。突出部は、横断面がほぼＶ字状のリッジ形状を成し、湾曲リッジ１１により相互接続される、ほぼ平坦な側面９、１０から成る。リッジ１１は好ましくは、円柱の面の一部の形状を成し、平面９、１０は、リッジ１１が一部を成す円柱の概念状の面に接する。
【００１６】
切欠き１２、１３は好ましくは、脚部６、７と中央部５との接合部に設けられ、その結果、突出部８が本体の外面、たとえばシャフトに設けられた各溝に合致する溝にスナップ嵌めされるように、脚部６、７を互いに離れて弾性的に歪めることができる。図４は、搭載された図１〜３の測定装置を示す。突出部８が位置する溝１４（図４では二つのみが示されているが、シャフト１６の反対側には対応する二個の溝がある）も、ほぼ平坦な側面を有し、横断面がほぼＶ字状である。しかしながら、溝の場合、平坦面が一本の線、またはリッジの湾曲部１１の半径よりも小さな半径の湾曲面に集まる。その結果、リッジは正確に溝内に配置され、平坦面９、１０が湾曲リッジ１１に集まる線にほぼ対応する二本の線に沿って溝と接触する。
【００１７】
シャフトに必要な溝は都合よく、適切なツールを使用して圧入により形成することができる。このような方法での溝の形成は比較的簡単で、加圧動作の結果、疲労亀裂を起こさせないような溝の領域に保護的な残留圧縮応力がかかる。
【００１８】
図４はシャフト１６に搭載される単独の装置のみを示すが、共通の一組の溝や隣接する溝を利用して、複数の同様の装置をシャフトに搭載できると認識すべきである。たとえば、動的バランスを確保するため、シャフトの直径方向の対向面に二つの装置を搭載することができる。この場合、溝１４は、シャフトを通る直径面から幾分ずれて配置され、わずかな部分のシャフト面が各対の溝間に配置される。
【００１９】
測定手段は、本体のねじり歪みにより生じるクリップの相対回転によって引き起こされるブリッジの歪みを測定するために提供される。測定手段は適切ならばどんな種類でもよいが、好適な実施形態では、歪みを測定するためにブリッジに固定された一つまたはそれ以上のＳＡＷ装置１５を備える。ＳＡＷ装置は、歪みを測定する際の十分に認められた利点を多数有する。ＳＡＷ装置の特別な利点の一つは、完全に受動的であり（作動させるためにバッテリーをつなげる必要がない）、無線信号により呼びかけることができることである。したがって、適切な励起および判断回路が装置に隣接するどこかに設けられるとすれば、図１に示される装置は、そこへの配線なしで使用できる。装置が連続的に回転するシャフト上で使用されるとき、このことが特に所望される。
【００２０】
図５〜７を参照すると、本発明の別の実施形態が示されている。この場合、測定装置２０は、中空本体、たとえば管状シャフトの内部での使用を意図される。測定装置は、各々が中央部２３と二個の脚部２４を備える二つのクリップ部２１、２２を有する。クリップ部２１、２２は、クリップ部ほど硬直でないブリッジ２５に相互接続される。この場合、各脚部２４には、中空体の壁に設けられる対応する溝と係合するため、外面に配置されたリッジ２６状の突出部が設けられる。リッジ２６とそれに対応する溝の断面は、図１〜４を参照して上述されたとおりである。
【００２１】
図８は、中空の管状シャフト２７の内部に搭載された、図５〜７の測定装置２０を示す。
【００２２】
装置２０には、ブリッジ２５の歪みを測定する測定手段２８が設けられる。測定手段は好ましくは、図１〜３を参照して上述されたとおりである。
【００２３】
特にブリッジの歪みを測定するＳＡＷ装置で具体化されたとき、本発明は、本体、たとえばシャフトと係合して容易に挟むことのできる独立型ユニットを形成する。当該本体は溝の形成による準備を必要とするが、これはかなり簡単で安価な操作で、溝は当該本体に関連する標準的な製造技術の一部として容易に設けることができる。本体への測定装置の取付は、単に装置を所定位置で挟むというだけの問題である。これは、半熟練者により現場で容易に実行可能である。また、不良な測定装置は、単に外して別の装置に替えることで、サービススタッフにより簡単に取外しおよび交換を行うことができる。装置を配置する際の、上述したような特別なリッジと溝の配置によって、装置は確実かつ正確に配置され、結果としてブリッジ歪み測定装置の出力の機械的に安定した配置と正確な判断を導く。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図１は、本発明の第一の実施形態の概略透視図である。
【００２５】
図２は、図１の実施形態の端面図である。
【００２６】
図３は、図２の「Ａ」と印を付けた領域の詳細である。
【００２７】
図４は、シャフトに搭載された図１〜３の実施形態を示す。
【００２８】
図５は、図１に対応するが、中空本体内で使用されるための、本発明の実施形態を示す図である。
【００２９】
図６は、図５の装置の端面図である。
【００３０】
図７は、図６の「Ｂ」と印を付けた領域の詳細図である。
【００３１】
図８は、中空のシャフトに搭載された図５の装置を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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