(57)【要約】【課題】本発明は、特殊な部品や重量部品を使用することなく組立てが簡単で軽量、安価なトルク検出装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】この目的を達成するために、本発明のトルク検出装置はシャフト２３と回転体３４とのいずれか一方に作用するトルクにより、駆動輪４０ａと従属輪４０ｂとが前記シャフト２３の軸方向に互いに離間するよう変位するカムベアリング４０と、前記カムベアリング４０の駆動輪４０ａと従属輪４０ｂとに両端部が固定された起歪体３０と、前記起歪体３０の側面上に設けた歪検出素子３１とにより、シャフト２３に作用するトルクを検出するものである。【選択図】図１
2013140129.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトと、駆動輪と従属輪および前記駆動輪と従属輪間に介在するボールベアリングとからなり、前記シャフトに作用するトルクにより、前記駆動輪と従属輪とが前記シャフトの軸方向に互いに離間するよう変位するカムベアリングと、前記シャフトを挿通するとともに、前記カムベアリングの駆動輪と従属輪とに両端部が固定された起歪体と、前記起歪体の側面上に設けた歪検出素子と、からなるトルク検出装置。
【請求項２】
シャフトと、駆動輪と従属輪および前記駆動輪と従属輪間に介在するボールベアリングとからなり、前記駆動輪は前記シャフトに固定され、前記シャフトに作用するトルクにより、前記従属輪が前記駆動輪に対して前記シャフトの軸方向に離間するよう変位するカムベアリングと、一端が前記カムベアリングの従属輪に当接し前記シャフトの軸方向に移動可能な転がり軸受と、一端が前記シャフトの軸方向に対して固定され他端が前記転がり軸受の他端に当接された起歪体と、前記起歪体の側面上に設けた歪検出素子と、からなるトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシャフト（回転軸）に作用するトルクを検出するためのトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シャフトに作用するトルクを検出するためのトルク検出装置としては図６に示すようなものが知られている。このトルク検出装置は電動自転車に適用されるものであり、ペダルに作用する人の踏力をトルクとして検出し、このトルク値が予め設定した値を越える場合には、自動的に電動モーターなどを駆動させて補助駆動力を加えることにより、坂道などでも楽に走行できるように構成されているものである。
【０００３】
図６（ａ）は前記従来のトルク検出装置を搭載した電動自転車のボトムブラケット部の断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のａ部拡大図を示す（特許文献１参照）。図６（ａ）（ｂ）において、１は電動自転車のボトムブラケット部で、構造体２内には両端部にねじ孔３ａ，３ｂを有するシャフト４が挿通され、転がり軸受５ａ，５ｂを介して回転自在に支持されている。６ａは基部に嵌合孔を有するクランクで、該嵌合孔が前記シャフト４の一方の端部に嵌合され、ねじ孔３ａに螺入したボルト７ａにより固定されており、先端部にはペダル（図示せず）が回転自在に装着されている。６ｂは基部に嵌合孔を有する円筒状のボス８を備えたクランクで、該嵌合孔が前記シャフト４の他方の端部に嵌合され、ねじ孔３ｂに螺入したボルト７ｂにより固定されており、先端部にはペダル（図示せず）が回転自在に装着されている。１０はトルク検出装置で、円筒部１１とフランジ１２からなり、ペダルを踏むことによりねじり応力が発生する検出部１３と、内周に検出コイル１４ａ，１４ｂが装着された有底円筒状のコイルユニット１５とからなっている。前記検出部１３はＦｅ−Ｎｉ系合金等の磁性合金からなり、前記円筒部１１の中心部には前記シャフト４が挿通する孔が設けられている。前記検出部１３はボルト１６ａ，１６ｂにより、前記クランク６ｂのボス８に固定されている。また、前記検出部１３のフランジ１２はギア保持部１７にボルト１８ａ，１８ｂにより固着されるとともに、前記ギア保持部１７にはチェーン（図示せず）が掛けられたギア１９がボルト２０ａ，２０ｂにより固着されている。さらにまた、前記検出部１３の円筒部１１の前記検出コイル１４ａ，１４ｂに対向する部分には、互いに反対方向の磁気異方性が付与されている。
【０００４】
ペダルを踏んでクランク６ｂを自転車の前進方向に回転させると、その回転力は、クランク６ｂ、ボス８、検出部１３、ギア保持部１７を経て、ギア１９に伝達される。この時、クランク６ｂと一体に結合された検出部１３には、クランク６ｂによる回転力とチェーンによる張力によりねじり応力が発生する。これにより、前記検出部１３の円筒部１１の前記検出コイル１４ａに対向する部分には引張応力が、前記検出コイル１４ｂに対向する部分には圧縮応力が加わるため、これに対応して各々の部分の透磁率が増減する。これにより、前記検出コイル１４ａ，１４ｂの自己インダクタンスが変化し、これらの検出コイルを含むブリッジ回路からシャフト４に加えられたトルクに対応する出力電圧が得られるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−３３８７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来のトルク検出装置においては、互いに反対方向の磁気異方性を備えた部分を有する磁性合金製の検出部などの特殊な部品や、検出コイルを使用せねばならないため、組立てが煩雑で軽量化が困難であり、高価なものとなってしまうという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、特殊な部品や重量部品を使用することなく構成され、組立てが簡単で軽量、安価なトルク検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有する。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、シャフトと、駆動輪と従属輪および前記駆動輪と従属輪間に介在するボールベアリングとからなり、前記シャフトに作用するトルクにより、前記駆動輪と従属輪とが前記シャフトの軸方向に互いに離間するよう変位するカムベアリングと、前記シャフトを挿通するとともに、前記カムベアリングの駆動輪と従属輪とに両端部が固定された起歪体と、前記起歪体の側面上に設けた歪検出素子と、からなるもので、この構成によれば、互いに反対方向の磁気異方性を備えた部分を有する磁性合金製の検出部などの特殊な部品、また重い検出コイル等を使用することなく、シャフトに印加されるトルクを直接起歪体に生ずる歪として検出でき、これにより、組立てが簡単で軽量、安価なトルク検出装置を提供できるという作用効果を有するものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、シャフトと、駆動輪と従属輪および前記駆動輪と従属輪間に介在するボールベアリングとからなり、前記駆動輪は前記シャフトに固定され、前記シャフトに作用するトルクにより、前記従属輪が前記駆動輪に対して前記シャフトの軸方向に離間するよう変位するカムベアリングと、一端が前記カムベアリングの従属輪に当接し前記シャフトの軸方向に移動可能な転がり軸受と、一端が前記シャフトの軸方向に対して固定され他端が前記転がり軸受の他端に当接された起歪体と、前記起歪体の側面上に設けた歪検出素子と、からなるもので、この構成によれば、シャフトに作用するトルクにより起歪体に圧縮歪を発生させることができるため、起歪体のシャフトの軸に平行な方向の長さを短くできるとともに、シャフトの軸に垂直な方向の大きさも転がり軸受の外径以下とすることができ、これにより、さらに小形、軽量のトルク検出装置を提供できるという作用効果を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように本発明は、シャフトと、前記シャフトと同軸に配置された回転体と、駆動輪と従属輪および前記駆動輪と従属輪間に介在するボールベアリングとからなり、前記シャフトと回転体とのいずれか一方に作用するトルクにより、前記駆動輪と従属輪とが前記シャフトの軸方向に互いに離間するよう変位するカムベアリングと、前記シャフトを挿通するとともに、前記カムベアリングの駆動輪と従属輪とに両端部が固定された起歪体と、前記起歪体の側面上に設けた歪検出素子と、からなるもので、互いに反対方向の磁気異方性を備えた部分を有する磁性合金製の検出部などの特殊な部品、また重い検出コイル等を使用することなく、シャフトに印加されるトルクを直接起歪体に生ずる歪として検出でき、これにより、組立てが簡単で軽量、安価なトルク検出装置を提供できるという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるトルク検出装置を搭載した電動自転車のボトムブラケット部の一部断面図
【図２】（ａ）〜（ｄ）同トルク検出装置のカムベアリングの動作を説明するための模式図
【図３】（ａ）歪検出素子の上面図、（ｂ）同歪検出素子のＥ−Ｅ線断面図、（ｃ）同歪検出素子のＧ−Ｇ線断面図、（ｄ）同歪検出素子のＨ部詳細図
【図４】本発明の実施の形態２におけるトルク検出装置を搭載した電動自転車のボトムブラケット部の一部断面図
【図５】（ａ）〜（ｄ）同トルク検出装置のカムベアリングの動作を説明するための模式図
【図６】（ａ）従来のトルク検出装置を搭載した電動自転車のボトムブラケット部の断面図、（ｂ）（ａ）のａ部拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の請求項１に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるトルク検出装置を搭載した電動自転車のボトムブラケット部の一部断面図を示す。図１において、２１は電動自転車のボトムブラケット部で、構造体２２内には両端部にねじ孔（図示せず）を有するシャフト２３が挿通され、前記構造体２２の両端開口部に固着されたアダプタ２４ａ，２４ｂ内に保持された転がり軸受２５ａ，２５ｂを介して回転自在に支持されている。２６ａはクランクで、前記シャフト２３の一方の端部にボルト（図示せず）により固定されており、先端部にはペダル（図示せず）が回転自在に装着されている。同様に、２６ｂは前記シャフト２３の他方の端部にボルト（図示せず）により固定され、先端部にはペダル（図示せず）が回転自在に装着された他方のクランクである。
【００１４】
３０は前記シャフト２３を挿通する両端部に第１のフランジ３０ａと第２のフランジ３０ｂを有する円筒状の起歪体であり、第１のフランジ３０ａは前記アダプタ２４ａに対してシャフトの軸方向およびシャフトの軸に垂直な方向に固定されている。また、前記起歪体３０の外側面上には歪検出素子３１が設けられている。３２は前記シャフト２３を回転自在に支持するとともに、前記起歪体３０のフランジ３０ａに当接する軸受である。
【００１５】
４０は前記シャフト２３を挿通するとともに前記軸受３２に当接し前記シャフト２３に作用するトルクを軸方向の力に変換するカムベアリングであり、駆動輪４０ａと、従属輪４０ｂおよび前記駆動輪４０ａと従属輪４０ｂ間に介在するボールベアリング４０ｃとからなる。前記駆動輪４０ａは前記シャフト２３と一体に回転する。また、従属輪４０ｂはギア等の回転体３４に固着されるとともに、軸受３３を介して前記起歪体３０の第２のフランジ３０ｂに当接している。さらに、前記従属輪４０ｂの内部には前記シャフト２３を回転自在に支持する軸受３５が設けられる。
【００１６】
前記回転体３４と後輪（図示せず）との間に掛けられたチェーン（図示せず）に後輪方向に向かう張力が加えられた状態で、シャフト２３にトルクＴが作用してシャフト２３がＣの方向に回転すると、このトルクＴは前記カムベアリング４０により、軸方向の力に変換される。
【００１７】
図２（ａ）〜（ｄ）は図１に示したトルク検出装置のカムベアリング４０の動作を説明するための模式図であり、カムベアリング４０内のボールベアリング４０ｃの１つに着目して示している。ここで、駆動輪４０ａとボールベアリング４０ｃとは第１の面５０ａおよび第２の面５１ａにおいて接触可能であり、前記第１の面５０ａは前記シャフト２３の軸に垂直な面内にあり、前記第２の面５１ａは前記シャフト２３の軸方向から鋭角度θ1だけ傾けて形成されている。同様にして、従属輪４０ｂとボールベアリング４０ｃとは第３の面５０ｂおよび第４の面５１ｂにおいて接触可能であり、前記第３の面５０ｂは前記シャフト２３の軸に垂直な面内にあり、前記第４の面５１ｂは鋭角度θ2だけ傾けて形成されている。
【００１８】
図２（ｂ）はシャフト２３に図１に示すＣの方向の回転トルクが加わり始め、駆動輪４０ａが矢印方向Ａに移動しつつある状態を示す図である。この時、ボールベアリング４０ｃは前記第１の面５０ａと第３の面５０ｂに接触し、矢印方向Ｂに回転するため、滑らかに移動することができる。図２（ｃ）は従属輪４０ｂがさらに移動し、ボールベアリング４０ｃが前記第２の面５１ａと作用点５２ａにて接触し、同時にボールベアリング４０ｃが前記第４の面５１ｂと作用点５２ｂにおいて接触して、垂直方向の力Ｆがボールベアリング４０ｃに加えられた状態を示す。この垂直方向の力Ｆにより、前記作用点５２ａには前記第２の面５１ａに平行な方向の力ＦS1＝Ｆsinθ1が加わるとともに、前記作用点５２ｂには前記第４の面５１ｂに平行な方向の力ＦS2＝Ｆsinθ2が加わる。これにより、ボールベアリング４０ｃはＢ方向の回転トルクが加わることになる。図２（ｄ）はボールベアリング４０ｃが回転することにより、ボールベアリング４０ｃが駆動輪４０ａの第１の面５０ａから離れるとともに、従属輪４０ｂの第３の面５０ｂから離れるために、前記駆動輪４０ａと従属輪４０ｂとが前記シャフト２３の軸方向Ｄに互いに離間するよう変位した状態を示す。このように、シャフト２３に図１に示すＣの方向の回転トルクが加わった時、前記駆動輪４０ａと従属輪４０ｂとが前記シャフト２３の軸に平行な方向Ｄに互いに離間するよう変位するため、起歪体３０にシャフト２３の軸に平行な方向の引張り伸び歪が発生する。この引張り伸び歪は起歪体３０の外側面に設けた歪検出素子３１により、電気信号に変換され、モーター（図示せず）を駆動するための制御信号として使用されるものである。
【００１９】
シャフト２３に回転トルクが加えられなくなると、前記駆動輪４０ａと従属輪４０ｂとの間隔は縮小し、図２（ａ）に示すように、ボールベアリング４０ｃが前記第１の面５０ａと第３の面５０ｂとに接触した状態に復帰する。
【００２０】
図３（ａ）は本発明の実施の形態における歪検出素子の上面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＥ−Ｅ線断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＧ−Ｇ線断面図、図３（ｄ）は図３（ｂ）のＨ部の詳細図である。図３（ａ）〜（ｄ）において、６１はシリコン等からなる半導体基板で、この半導体基板６１の表面には酸化シリコン層や窒化シリコン層からなる絶縁層が形成されている。６２は半導体基板６１をエッチング処理して形成した梁部で、この梁部６２は力学量の作用により固有振動数が変化する梁状の振動体を構成しているものである。６３は前記梁部６２を取り囲む固定部で、この固定部６３は前記梁状の振動体の両端を支持しているものである。また、前記梁部６２の表面の中央部には順に下部電極、ＰＺＴ等からなる圧電体層、上部電極からなる駆動素子６４が形成され、かつ前記梁部６２の両端部には梁部６２の中心に対して対称な位置に同じく順に下部電極、ＰＺＴ等からなる圧電体層、上部電極からなる検出素子６５，６６が形成され、そして、前記駆動素子６４、検出素子６５，６６は配線パターン（図示せず）によりランド６７に電気的に接続されている。また、この歪検出素子は半導体基板６１における梁部６２の両端の固定部６３において、起歪体３０に発生する歪が振動子に伝達されるようにＡｕ−Ａｕ接合等の金属系接合材やエポキシ樹脂等の剛性を有する物質６９で接続固定されているものである。図３（ｄ）において、駆動素子６４は増幅器７０の出力側に接続され、検出素子６５，６６はゲイン調整・移相器７１を介して前記増幅器７０の入力側に接続されている。また、駆動素子６４、検出素子６５，６６の共振周波数は梁部６２の固有振動数ｆeの近傍に選定されているものである。
【００２１】
上記構成において、増幅器７０から駆動素子６４に梁部６２の固有振動数ｆeの近傍の周波数を持つ交流電圧が印加されると、梁部６２の中央に設けられた駆動素子６４は梁部６２の長手方向に平行な方向に伸縮振動を開始する。この伸縮振動によって梁部６２は固有振動数ｆeで上下に弦振動を開始する。この弦振動は検出素子６５，６６によって受信され、そして、この検出素子６５，６６から梁部６２の固有振動数ｆeと等しい周波数を持つ交流信号が発生する。これらの交流信号はゲイン調整・移相器７１で位相調整されて前記増幅器７０の入力側にフィードバックされる。これにより、梁部６２はその固有振動数ｆeと等しい周波数で弦振動を持続する。この時、検出素子６５，６６からの交流信号を加算器で加算した後、前記ゲイン調整・移相器７１を介して増幅器７０の入力側にフィードバックしてもよいものである。
【００２２】
このように梁部６２が上下に弦振動している状態で、起歪体３０にシャフト２３の軸方向の引張り伸び歪が発生すると前記梁部６２に働く引張り力が大きくなるため、前記梁部６２の固有振動数ｆeは上昇する。逆に起歪体３０の軸方向の引張り伸び歪が小さくなると梁部６２に働く引張り力が小さくなるため、梁部６２の固有振動数ｆeは低下する。このようにして、端子に出力される固有振動数ｆeを測定することにより起歪体３０に働く歪を電気信号として高感度にて出力できるものである。
【００２３】
このように、本発明の実施の形態におけるトルク検出装置はシャフト２３に作用するトルクをカムベアリング４０により、軸方向の変位に変換し、直接起歪体に生ずる歪として検出するもので、特殊な部品を使用することなく、構成できるとともに、既存の自転車等にも容易に取り付けることができ、これにより、組立てが簡単で軽量、安価なトルク検出装置を提供できる。
【００２４】
なお、前記カムベアリング４０の従属輪４０ｂと軸受３３との間、または軸受３３と起歪体３０の第２のフランジ３０ｂとの間にばねワッシャ等を介在させてもよい。これにより、カムベアリング４０の駆動輪４０ａと従属輪４０ｂとの間に適当な圧縮力を与えて、カムベアリング４０の「がたつき」を解消し、滑らかな動きをさせることができる。また、駆動輪４０ａまたは従属輪４０ｂの上に外部リング等を取り付け、前記カムベアリング４０内のボールベアリング４０ｃが駆動輪４０ａ、従属輪４０ｂの間から脱落しないようにすることもできる。
【００２５】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の請求項２に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図４は本発明の実施の形態２におけるセンサ装置の側断面図を示したものである。本発明の実施の形態２は上記した本発明の実施の形態１におけるセンサ装置の起歪体の構成を変更したもので、上記本発明の実施の形態１の構成と同様の構成を有するものについては、同一番号を付し、その説明は省略する。
【００２７】
図４において、８０は前記シャフト２３を挿通する両端部に第１のフランジ８０ａと第２のフランジ８０ｂを有する円筒状の起歪体である。この第１のフランジ８０ａは転がり軸受２５ａの外輪部またはアダプタ２４ａに当接されているが、この転がり軸受２５ａはシャフト２３の軸方向に移動可能となっている。また、第２のフランジ８０ｂは他の転がり軸受２５ｃの外輪部に当接され、シャフト２３の軸方向に移動しないように固定されている。さらに、前記起歪体８０の外側面上には歪検出素子３１が設けられている。
【００２８】
８２は前記シャフト２３を挿通するとともに前記転がり軸受２５ａに当接し前記シャフト２３に作用するトルクを軸方向の力に変換するカムベアリングであり、駆動輪８２ａと、従属輪８２ｂおよび前記駆動輪８２ａと従属輪８２ｂ間に介在するボールベアリング８２ｃとからなる。前記駆動輪８２ａは前記シャフト２３にピン８４ａ，８４ｂにより固定されており、シャフト２３と一体に回転する。また、従属輪８２ｂは前記転がり軸受２５ｃの内輪部に当接されている。
【００２９】
前記回転体３４と後輪（図示せず）との間に掛けられたチェーン（図示せず）に後輪方向に向かう張力が加えられた状態で、シャフト２３にトルクＴが作用してシャフト２３がＣの方向に回転すると、このトルクＴは前記カムベアリング８２により、軸方向の力に変換される。
【００３０】
図５（ａ）〜（ｄ）は図４に示したトルク検出装置のカムベアリング８２の動作を説明するための模式図であり、カムベアリング８２内のボールベアリング８２ｃの１つに着目して示している。ここで、図５（ａ）は図２（ａ）を左右反転させたものに相等し、図５（ｂ）〜（ｄ）は各々図２（ｂ）〜（ｄ）を左右反転させたものに相等する。駆動輪８２ａとボールベアリング８２ｃとは第１の面８６ａおよび第２の面８７ａにおいて接触可能であり、前記第１の面８６ａは前記シャフト２３の軸に垂直な面内にあり、前記第２の面８７ａは前記シャフト２３の軸方向から鋭角度θ1だけ傾けて形成されている。同様にして、従属輪８２ｂとボールベアリング８２ｃとは第３の面８６ｂおよび第４の面８７ｂにおいて接触可能であり、前記第３の面８６ｂは前記シャフト２３の軸に垂直な面内にあり、前記第４の面８７ｂは前記シャフト２３の軸方向から鋭角度θ2だけ傾けて形成されている。
【００３１】
図５（ｂ）はシャフト２３に図４に示すＣの方向の回転トルクが加わり始め、駆動輪８２ａが矢印Ｄ方向に移動しつつある状態を示す図である。この時、ボールベアリング８２ｃは前記第１の面８６ａと第３の面８６ｂに接触し、矢印Ｅ方向に回転するため、滑らかに移動することができる。図５（ｃ）は駆動輪８２ａがさらに移動し、ボールベアリング８２ｃが前記第２の面８７ａと作用点８８ａにて接触するとともに、ボールベアリング８２ｃが前記第４の面８７ｂと作用点８８ｂにおいて接触して、垂直方向の力Ｆがボールベアリング８２ｃに加えられた状態を示す。この垂直方向の力Ｆにより、前記作用点８８ａには前記第２の面８７ａに平行な方向の力ＦS1＝Ｆsinθ1が加わるとともに、前記作用点８８ｂには前記第４の面８７ｂに平行な方向の力ＦS2＝Ｆsinθ2が加わる。これにより、ボールベアリング８２ｃはＥ方向の回転トルクが加わることになる。図５（ｄ）はボールベアリング８２ｃが回転することにより、ボールベアリング８２ｃが駆動輪８２ａの第１の面８６ａから離れるとともに、従属輪８２ｂの第３の面８６ｂから離れるために、前記駆動輪８２ａと従属輪８２ｂとが前記シャフト２３の軸方向Ｊに沿って互いに離間するよう変位した状態を示す。
【００３２】
このように、シャフト２３に図４に示すＣの方向の回転トルクが加わった時、前記駆動輪８２ａと従属輪８２ｂとが前記シャフト２３の軸方向Ｌに沿って互いに離間するよう変位する。この時、駆動輪８２ａはシャフト２３にピン８４ａ，８４ｂにより固定されているため、従属輪８２ｂのみがシャフト２３の軸に平行な方向に移動し、転がり軸受２５ａを介して起歪体８０には圧縮歪が発生する。この圧縮歪は起歪体８０の外側面に設けた歪検出素子３１により、電気信号に変換され、モーター（図示せず）を駆動するための制御信号として使用されるものである。
【００３３】
シャフト２３に回転トルクが加えられなくなると、前記駆動輪８２ａと従属輪８２ｂとの間隔は縮小し、図５（ａ）に示すように、ボールベアリング８２ｃが前記第１の面８６ａと第３の面８６ｂとに接触した状態に復帰する。
【００３４】
図４に示した本発明の第２の実施の形態におけるトルク検出装置では、起歪体８０はシャフト２３の軸方向に移動可能な転がり軸受２５ａと、シャフト２３の軸方向に移動しないように固定されている転がり軸受２５ｃの間に配置しているので、シャフトに作用するトルクにより起歪体に圧縮歪を発生させることができ、起歪体のシャフトの軸に平行な方向の長さを短くできるとともに、起歪体のシャフトの軸に垂直な方向の大きさも転がり軸受の外径以下とすることができ、これにより、さらに小形、軽量のトルク検出装置を提供できる。
【００３５】
なお、シャフト２３の軸方向に移動しないように固定した転がり軸受２５ｃを廃して、起歪体８０の第２のフランジ８０ｂをアダプタ２４ｃまたは構造体２２の内壁に設けた突部に当接して固定してもよいものである。また、前記カムベアリング８２の従属輪８２ｂと転がり軸受２５ａとの間、あるいは転がり軸受２５ａと起歪体８０の第１のフランジ８０ａとのばねワッシャ等を介在させてもよい。これにより、カムベアリング８２の駆動輪８２ａと従属輪８２ｂとの間に適当な圧縮力を与えて、カムベアリング８２の「がたつき」を解消し、滑らかな動きをさせることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係るトルク検出装置は、シャフトと、前記シャフトと同軸に配置された回転体と、駆動輪と従属輪および前記駆動輪と従属輪間に介在するボールベアリングとからなり、前記シャフトと回転体とのいずれか一方に作用するトルクにより、前記駆動輪と従属輪とが前記シャフトの軸方向に互いに離間するよう変位するカムベアリングと、前記シャフトを挿通するとともに、前記カムベアリングの駆動輪と従属輪とに両端部が固定された起歪体と、前記起歪体の側面上に設けた歪検出素子と、からなるもので、シャフトに印加されるトルクを直接起歪体に生ずる歪として検出できるため、互いに反対方向の磁気異方性を備えた部分を有する磁性合金製の検出部などの特殊な部品、また重い検出コイル等を削減でき、これにより、部品点数が少なくなり、組立てが簡単で軽量、安価なトルク検出装置を提供できるという効果を有するものであり、特に、電動自転車やパワーステアリング装置等に適用して有用なものである。
【符号の説明】
【００３７】
２３  シャフト
３０  起歪体
３１  歪検出素子
３４  回転体
４０  カムベアリング
４０ａ  駆動輪
４０ｂ  従属輪
４０ｃ  ボールベアリング
【図１】
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【図２】
2013140129.tif 000004
【図３】
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【図４】
2013140129.tif 000006
【図５】
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【図６】
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