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公開番号2025121217
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-19
出願番号2024016528
出願日2024-02-06
発明の名称トルク計測装置、トルク計測システム及びトルク計測方法
出願人株式会社小野測器
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01L 3/10 20060101AFI20250812BHJP(測定;試験)
要約【課題】電気モータとギヤ機構とをハウジング内に収めた駆動ユニットの電気モータの出力トルクを計測する。
【解決手段】駆動ユニット1のギヤ機構の入力軸12を取り外し、代わりに入力軸12と同様にギヤ機構の最初の動力伝達軸として機能する計測用入力軸ユニット3を電気モータ11のロータシャフト111に連結する。計測用入力軸ユニット3は、端部がハウジング10の貫通孔107を通って外部に突出する長さを有し、当該端部に、計測用入力軸ユニット3に貼着されている歪ゲージの検出値の無線送信とワイヤレス給電の受電を行う外部インタフェース盤32を連結する。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
電気モータと当該電気モータの動力を伝達するギヤ機構とをハウジング内に収めた駆動ユニットの電気モータの出力トルクを計測するトルク計測装置であって、
前記電気モータのロータシャフトに連結された前記ギヤ機構の入力軸を取り外した駆動ユニットの前記ロータシャフトに連結された軸部と、伝送部とを備えた計測用入力軸ユニットを有し、
前記軸部は、前記ロータシャフトに連結される連結部と、前記ギヤ機構の前記入力軸を取り外さなかった場合に前記入力軸のギヤによって駆動されるギヤと噛み合うギヤ部と、前記連結部と前記ギヤ部との間に位置する当該軸部の一部である起歪部を有し、
前記軸部の前記起歪部に、当該起歪部の歪みの検出に用いられる歪ゲージが貼着されており、
前記伝送部は、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を前記ハウジングの外部に伝送することを特徴とするトルク計測装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
請求項１記載のトルク計測装置であって、
前記軸部の前記ロータシャフトに連結されていない方の端部である軸部先端部は、前記ハウジングを貫通する孔を通って前記ハウジングの外部に突出しており、
前記伝送部は、前記ハウジングの外部において、前記軸部先端部に対して固定されており、当該伝送部は、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を、当該伝送部の位置から外部に伝送することを特徴とするトルク計測装置。
【請求項３】
請求項２記載のトルク計測装置であって、
前記伝送部は、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を、無線通信によって送信することにより伝送することを特徴とするトルク計測装置。
【請求項４】
請求項２記載のトルク計測装置であって、
前記伝送部は、固定部と固定部に対して回転可能な回転部とを有する回転接続用コネクタを備え、
前記回転部は、前記ハウジングの外部において前記軸部先端部に固定されており、当該回転接続用コネクタは、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を表す信号を伝達することを特徴とするトルク計測装置。
【請求項５】
請求項２記載のトルク計測装置であって、
前記軸部の内部には、前記起歪部の開口と前記軸部先端部の開口との間を貫通する空洞である通路を有し、
前記伝送部と前記歪ゲージとは、前記通路を通した電線を介して有線接続されていることを特徴とするトルク計測装置。
【請求項６】
請求項３記載のトルク計測装置であって、
前記計測用入力軸ユニットは、前記ハウジングの外部において、前記軸部先端部に固定された前記軸部の軸と垂直な板状の部材である外部インタフェース盤を有し、
前記外部インタフェース盤には、前記伝送部と、ワイヤレス給電により交流電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルが受電した交流電力から、前記伝送部と前記歪ゲージに供給される直流電力を生成する整流器とが搭載されており、少なくとも前記伝送部の無線通信用のアンテナと、前記受電コイルとは、当該外部インタフェース盤の前記駆動ユニット側と反対側の面である外側面に配置されていることを特徴とするトルク計測装置。
【請求項７】
請求項１、２、３、４、５または６記載のトルク計測装置であって、
前記駆動ユニットのギヤ機構は、減速機とデファレンシャルギヤとして機能するギヤ機構を含むことを特徴とするトルク計測装置。
【請求項８】
請求項２、３、４、５または６記載のトルク計測装置を備えたトルク計測システムであって、
前記軸部先端部の周面に固定されたマークと、
前記マークを被接触で検出し、前記マークの検出周期から前記ロータシャフトの回転速度を計測する回転計測装置を有することを特徴とするトルク計測システム。
【請求項９】
請求項２、３、４、５または６記載のトルク計測装置を備えたトルク計測システムであって、
前記ハウジングの外部に配置された、前記駆動ユニットの前記ギヤ機構の出力軸に連結したダイナモメータを備えたことを特徴とするトルク計測システム。
【請求項１０】
請求項６記載のトルク計測装置を備えたトルク計測システムであって、
前記ハウジングの外部の前記外部インタフェース盤の前記外側面と近接する位置において、前記外側面と非接触で正対する面である内側面を備えた給電受信ユニットを備え、
前記給電受信ユニットの前記内側面には、前記受電コイルと同軸状に配置される送電コイルと、前記伝送部との間の無線通信用のアンテナとが搭載されていることを特徴とするトルク計測システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気自動車の駆動ユニットのトルクを計測する技術に関するものである。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
電気自動車の駆動ユニットのトルクの計測に関連する技術としては、電気自動車の電気モータを駆動するインバータの出力電流を計測し、計測値から電気モータの出力トルクを推測する技術（たとえば、特許文献１）や、電気自動車用の電気モータの出力軸にダイナモメータを連結し、電気モータの出力軸とダイナモメータとの間に働くトルクをトルク計で計測する技術が知られている（たとえば、特許文献２）。
【０００３】
また、本発明に関連する技術としては、電気モータと、トランスアクスル（減速機とデファレンシャルギヤ）等のギヤ機構とを１つのハウジング（ケース）内に収めた電気自動車の駆動ユニットが知られている（たとえば、特許文献３）。
また、本発明に関連する技術としては、回転軸のトルクを検出する、後付け可能な測定器として図７に示す測定器が知られている（たとえば、特許文献４）。
図７ａは回転軸の軸方向と直交する方向に見た測定器の構成を、図７ｂは回転軸の軸方向に見た（図７ａの右側から見た）測定器の構成を示している。
この測定器は、回転軸７００を挟持する２分割された第１上台座７１１と第１下台座７１２よりなる第１取付台座７１３と、第１取付台座７１３による挟持面から軸方向に所定距離だけ離隔された位置で回転軸７００を挟持する２分割された第２上台座７２１と第２下台座７２２よりなる第２取付台座７２３と、第１取付台座７１３と第２取付台座７２３のそれぞれに両端が固定される梁状の起歪部７３０と、起歪部７３０の側面の中間部に添着した歪ゲージ７３１を備えており、歪ゲージ７３１で検出した歪み量より、回転軸７００のトルクを計測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３-２１９８４３号公報
特開２００１- ９１４１０号公報
特開２０１８- ３５８２４号公報
実登３０２９５４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
eAxleと呼称される、電気モータと、トランスアクスル等のギヤ機構とを１つのハウジング内に収めた駆動ユニットが普及している。
そして、駆動ユニットを実働時と同様の状態としたまま、駆動ユニット内における電気モータの出力トルクの計測を行えれば、駆動ユニット全体の仕事率やエネルギーの損失を、電気モータとギヤ機構それぞれの損失に分解可能となる等、駆動ユニットの評価を行う上で有益である。
しかし、駆動ユニットのハウジング内のスペースが狭小である場合があり、図７に示したような測定器を電気モータの出力軸に後付けして歪み量を検出できない場合がある。また、閉鎖されているハウジング内で検出した歪み量を、ハウジングの外部から安定的に計測することにも困難性が伴う。
【０００６】
そこで、本発明は、電気モータとギヤ機構とを１つのハウジング内に収めた駆動ユニットのハウジング内のスペースが狭小な場合にも、駆動ユニット内における電気モータの出力トルクを安定的に計測可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題達成のために、本発明は、電気モータと当該電気モータの動力を伝達するギヤ機構とをハウジング内に収めた駆動ユニットの電気モータの出力トルクを計測するトルク計測装置として、前記電気モータのロータシャフトに連結された前記ギヤ機構の入力軸を取り外した駆動ユニットの前記ロータシャフトに連結された軸部と、伝送部とを備えた計測用入力軸ユニットを有するトルク計測装置を提供する。前記軸部は、前記ロータシャフトに連結される連結部と、前記ギヤ機構の前記入力軸を取り外さなかった場合に前記入力軸のギヤによって駆動されるギヤと噛み合うギヤ部と、前記連結部と前記ギヤ部との間に位置する当該軸部の一部である起歪部を有する。そして、前記軸部の前記起歪部に、当該起歪部の歪みの検出に用いられる歪ゲージが貼着されている。また、前記伝送部は、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を、当該伝送部の位置から前記ハウジングの外部に伝送する。
ここで、このトルク計測装置は、前記軸部の前記ロータシャフトに連結されていない方の端部である軸部先端部を、前記ハウジングを貫通する孔を通って前記ハウジングの外部に突出させ、前記伝送部を、前記ハウジングの外部において、前記軸部先端部に対して固定し、当該伝送部において、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を、当該伝送部の位置から外部に伝送するように構成してよい。
【０００８】
また、この場合、トルク計測装置において、前記伝送部は、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を、無線通信によって送信することにより伝送するものであってよい。
または、前記伝送部は、固定部と固定部に対して回転可能な回転部とを有する回転接続用コネクタを備えたものとしてもよい。ここで、前記回転部は、前記ハウジングの外部において前記軸部先端部に固定されており、当該回転接続用コネクタは、前記歪ゲージを用いて検出した検出値を表す信号を伝達する。
【０００９】
また、以上のトルク計測装置において、前記軸部の内部に、前記起歪部の開口と前記軸部先端部の開口との間を貫通する空洞である通路を設け、前記伝送部と前記歪ゲージとを、前記通路を通した電線を介して有線接続してもよい。
また、前記伝送部を、検出値を無線通信によって送信するものとした場合には、前記計測用入力軸ユニットに、前記ハウジングの外部において、前記軸部先端部に固定された前記軸部の軸と垂直な板状の部材である外部インタフェース盤を設け、この外部インタフェース盤に、前記伝送部と、ワイヤレス給電により交流電力を受電する受電コイルと、前記受電コイルが受電した交流電力から、前記伝送部と前記歪ゲージに供給される直流電力を生成する整流器とを搭載してよい。ここで、少なくとも前記伝送部の無線通信用のアンテナと、前記受電コイルとは、当該外部インタフェース盤の前記駆動ユニット側と反対側の面である外側面に配置する。
【００１０】
また、以上のトルク計測装置において、前記駆動ユニットのギヤ機構は、減速機とデファレンシャルギヤとして機能するギヤ機構を含むものであってよい。
また、本発明は、以上のトルク計測装置を備えたトルク計測システムとして、前記軸部先端部の周面に固定されたマークと、前記マークを被接触で検出し、前記マークの検出周期から前記ロータシャフトの回転速度を計測する回転計測装置を備えたトルク計測システムも提供する。
（【００１１】以降は省略されています）

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