JP2794944B2 - Engine torque detector for propeller aircraft - Google Patents

Engine torque detector for propeller aircraft

Info

Publication number
JP2794944B2
JP2794944B2 JP2332654A JP33265490A JP2794944B2 JP 2794944 B2 JP2794944 B2 JP 2794944B2 JP 2332654 A JP2332654 A JP 2332654A JP 33265490 A JP33265490 A JP 33265490A JP 2794944 B2 JP2794944 B2 JP 2794944B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
input shaft
engine
shaft
output
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2332654A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH04198826A (en
Inventor
利武 鈴木
康則 中脇
康彦 東山
一哉 荒川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2332654A priority Critical patent/JP2794944B2/en
Publication of JPH04198826A publication Critical patent/JPH04198826A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2794944B2 publication Critical patent/JP2794944B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【産業上の利用分野】[Industrial applications]

本発明は、プロペラ航空機におけるエンジンのトルク
を検出するトルク検出装置に関する。
The present invention relates to a torque detection device that detects engine torque in a propeller aircraft.

【従来技術】[Prior art]

従来、この種の装置として実開昭55−81740号公報に
開示されたものが知られている。 同装置によれば、プロペラの翼支承部に荷重センサを
設け、同センサによる検出結果に基づいてエンジンのト
ルクを検出していた。
Conventionally, a device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-81740 has been known as this type of device. According to this device, a load sensor is provided on the wing bearing portion of the propeller, and the torque of the engine is detected based on the detection result by the sensor.

【発明が解決しようとする課題】 上述した従来の装置では、プロペラの回転によってプ
ロペラにジャイロモーメントが生じており、プロペラの
翼支承部に生じる荷重に基づいてエンジンのトルクを検
出しようとすると、上記ジャイロモーメントの影響によ
って精度が悪くなるという課題があった。 本発明は、上記課題に対処するためになされたもの
で、プロペラ航空機におけるエンジのトルクを精度よく
検出することが可能なトルク検出装置を提供することを
目的とする。
In the conventional device described above, a gyro moment is generated in the propeller by the rotation of the propeller, and when trying to detect the torque of the engine based on the load generated in the wing support portion of the propeller, There was a problem that accuracy was deteriorated by the influence of the gyro moment. SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to provide a torque detection device that can accurately detect engine torque in a propeller aircraft.

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴
は、エンジンのクランク軸に一体的に連結されて同エン
ジンの回転駆動力が入力される入力軸と、プロペラに一
体的に連結される出力軸と、上記入力軸及び出力軸の一
部を収容するとともに同入力軸及び出力軸との間にシー
ル部材をそれぞれ設けてなるケーシングと、上記ケーシ
ングに収容されるとともに上記入力軸と出力軸との間に
設けられて上記入力軸の回転を減速しつつ上記エンジン
の回転駆動力を上記出力軸に伝える減速機構とからなる
航空機用減速機を備えたプロペラ航空機において、上記
入力軸を磁性体で構成するとともに、上記入力軸とケー
シングとの間に設けたシール部材に対して上記ケーシン
グの外側にて上記入力軸の表面に対面して配設されて上
記回転駆動力によって上記入力軸の表面に生じる剪断応
力を検出する磁歪式の応力センサと、上記応力センサに
接続されて上記エンジンのトルクを表す信号を出力する
トルク信号出力手段とを備えたことにある。
In order to achieve the above object, a structural feature of the present invention is that an input shaft that is integrally connected to a crankshaft of an engine and receives a rotational driving force of the engine is integrally connected to a propeller. An output shaft, a casing accommodating a part of the input shaft and the output shaft, and a seal member provided between the input shaft and the output shaft, respectively; and the input shaft and the output shaft accommodated in the casing while being accommodated in the casing. And a deceleration mechanism for transmitting the rotational driving force of the engine to the output shaft while reducing the rotation of the input shaft, wherein the input shaft is made of a magnetic material. And a seal member provided between the input shaft and the casing is disposed outside the casing so as to face the surface of the input shaft, and is provided by the rotational driving force. And the stress sensor of the magnetostrictive detecting the shear stresses generated on the surface of the filling power shaft is connected to the stress sensor in that a torque signal output means for outputting a signal representative of the torque of the engine.

【発明の作用及び効果】Actions and effects of the present invention

上記のように構成した本発明においては、エンジンの
回転駆動力によって捻れる入力軸を磁性体で構成してお
り、入力軸の表面に対面して配設された磁歪式の応力セ
ンサが上記回転駆動力によって入力軸の表面に生じる剪
断応力を検出すると、トルク信号出力手段が同応力セン
サの検出結果に基づいてエンジンのトルクを表す信号を
出力するので、エンジンのトルクが検出されることにな
る。プロペラの駆動系統においては出力軸以外に生じて
いるジャイロモーメントは小さいので、本発明によれ
ば、ジャイロモーメントの影響を受けることなく正確に
エンジンのトルクを検出することができる。 また、本発明によれば、入力軸とケーシングとの間に
設けたシール部材に対して上記ケーシングの外側に磁歪
式の応力センサを配設するようにしたので、同センサの
出力リード線をケーシング外に引き出す際、引き出し部
位におけるオイルのシール性を考慮しなくてもよくな
る。
In the present invention configured as described above, the input shaft that is twisted by the rotational driving force of the engine is formed of a magnetic material, and the magnetostrictive stress sensor disposed facing the surface of the input shaft is driven by the rotating shaft. When the shearing stress generated on the surface of the input shaft by the driving force is detected, the torque signal output means outputs a signal representing the torque of the engine based on the detection result of the stress sensor, so that the torque of the engine is detected. . In the drive system of the propeller, since the gyro moment generated in portions other than the output shaft is small, according to the present invention, the engine torque can be accurately detected without being affected by the gyro moment. Further, according to the present invention, since the magnetostrictive stress sensor is disposed outside the casing with respect to the seal member provided between the input shaft and the casing, the output lead wire of the sensor is connected to the casing. When the oil is drawn out, it is not necessary to consider the sealing property of the oil at the drawing part.

【実施例】【Example】

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。 第1図は本発明が適用される航空機用減速機を示して
おり、同減速機はケーシングAと入力軸11と出力軸12と
減速歯車列(減速機構)B等によって構成されている。 入力軸11は、ケーシングAの前方ケース13と後方ケー
ス14に支持されており、後端(図示右端)にてエンジン
のクランク軸15に組み付けられたゴムカップリング16と
軸方向へ摺動可能かつ一体回転可能に嵌合し、前端(図
示左端)にて中空状の入力歯車17に対して同軸的、かつ
一体回転可能にスプライン嵌合し、さらにスナップリン
グ18により同入力歯車17と軸方向の位置決めがなされて
いる。なお、入力軸11の中央外周と後方ケース14間には
シール部材19が組み付けられている。 入力歯車17は、両ケース13,14に一対のラジアルベア
リング21,22と1個のスラストベアリング23を介して回
転自在に軸支されていて、入力軸11により一体的に回転
されるように構成されており、第2図に示したように中
間歯車24と常時嵌合している。なお、前方の両ベアリン
グ21,23の内輪は入力歯車17の軸部に螺合した締結具25
により入力歯車17に一体的に固定され、またスラストベ
アリング23の外輪は締結具を用いて前方ケース13に固着
したリテーナ27により前方ケース13に一体的に固定され
ている。 中間歯車24は、第2図にて示したように両ケース13,1
4に前後一対のラジアルベアリング31,32を回転自在に軸
支されている。また、同中間歯車24は、第1図にて示し
たように出力軸12上にスプライン嵌合して同出力軸12と
一体的に回転する出力歯車33(第1図参照)とも常時嵌
合しており、入力歯車17と出力歯車33を動力伝達可能に
連結する。 一方、出力軸12は、第1図にて示したように中空状に
形成されていて、両ケース13,14に一対のラジアルベア
リング34,35と1個のスラストベアリング36を介して回
転自在に軸支されており、前端に設けた環状フランジ37
には図示しない可変ピッチプロペラが組み付けられるよ
うになっている。なお、出力軸12前端の頚部には後方に
向かって径の細筒状のレース42が装着され、同レース42
と前方の両ベアリング34,36の内輪は出力軸12に螺合し
た締結具38により出力歯車33とともに出力軸12に一体的
に固定され、またスラストベアリング36の外輪は締結具
を用いて前方ケース13に固着したリテーナ41により前方
ケース13に一体的に固定されている。また、出力軸12の
前端頚部に装着されたレース42と前方ケース13およびレ
ース42と出力軸12間にはシール部材43a,43bが組み付け
られている。 かかる減速機において上記入力軸11は磁性体で構成さ
れており、磁歪式トルクセンサ44が同入力軸11の中央外
周部表面に対面するように後方ケース14におけるシール
部材19の取り付け位置近傍に締結具45によって位置決め
固定されている。なお、同磁歪式トルクセンサの取り付
け位置は、当該入力軸11におけるエンジンのクランク軸
との連結部位と、当該入力軸11における入力歯車17との
固定部位との間、すなわち、当該入力軸11が捻れ剛性に
よってエンジンの回転駆動力を伝達する部位に対面する
位置であればよい。 磁歪式トルクセンサ44は、第3図にて概略的に示すよ
うに巻線が施されたコの字形の励磁コアと検出コアを、
同コの字の開口方向を一にして直交配置して構成されて
おり、荷重の付加されている被検出磁性体に対して各コ
アの開口面を対面して配設して、一方の巻線(励磁コイ
ル)に交流電流を通電して被検出磁性体を励磁し、荷重
に応じて他方の巻線(検出コイル)に流れる交流電流に
基づいて同荷重を検出するものである。 同磁歪式トルクセンサ44は、第4図にて示す出力信号
変換回路50に接続されており、同出力信号変換回路50
は、同磁歪式トルクセンサ44の励磁コイルに供給するた
めの交流信号を発生する発振器51と増幅器52、同磁歪式
トルクセンサ44の検出コイルから出力される出力信号が
検出トルクに対して直線性を有するようにする加減算信
号処理回路53、同加減算信号処理回路53を介して出力さ
れる検出信号が温度変化に対して変動しないようにする
温度補償回路54、入力軸11の回転速度に対して同検出信
号が変動しないようにする回転速度補償回路55、および
同検出信号を増幅する増幅器56とから構成されている。 ここで同加減算信号処理回路53は、トルクにより変化
しない交流信号成分を除去して検出コイルにおける出力
信号の直線性を向上せしめるものであり、加算回路53a
における増幅・移相回路が増幅器52から出力される励磁
信号を増幅及び移相して上記交流信号成分と同等な信号
を作るとともに同信号を検出信号に加算し、ダイオード
53bがその合成信号に基づいてトルクに対応した直流電
圧を作り、さらに減算回路53cが上記加算回路53aによっ
て生じた直流電圧成分を同直流電圧から減算する。な
お、加算回路53aにて24゜及び150゜だけ移相した場合に
おける当該加減算信号処理回路53の出力信号の特性を第
5図に示しており、150゜にしたときに変化範囲が最大
となっている。 また、温度補償回路54は温度センサを有しており、同
温度センサの検出信号に基づいて温度補償を行ない、回
転速度補償回路55は回転速度センサを有しおり、同回転
速度センサの検出信号に基づいて回転速度補償を行う。 なお、増幅器56の出力電圧は操縦席内のパイロットが
目視可能な位置に配設されたメータに供給され、同メー
タが同電圧に対応したエンジンのトルクを表示する。 次に、上記のように構成した実施例の動作について説
明する。 エンジンが始動された場合、同エンジンのクランク軸
15が回転し、同クランク軸15とゴムカップリング16を介
して接続された入力軸11の一端にエンジンの回転駆動力
が伝達される。当該エンジンの回転駆動力は、同入力軸
11の捻れ剛性により同軸11の他端に接続された入力歯車
17から中間歯車24と出力歯車33を介して出力軸12に伝達
され、同出力軸12の環状フランジ37に接続された図示し
ない可変ピッチプロペラを回転せしめる。 このとき、入力軸11では、一端にクランク軸15から同
入力軸を回転せしめようとする力が加わり、他端には可
変ピッチプロペラの負荷に抗して同プロペラを回転せし
めるための力が加わり、当該入力軸11表面には剪断力τ
が発生する。これは軸方向に対して+45゜方向の引張応
力+δと−45゜方向の圧縮応力−δで表される。入力軸
11は鉄系合金で作成され、鉄系の合金の飽和磁歪定数λ
sは正であるので、引張応力に応じて透磁率が増加し、
圧縮応力に応じて透磁率が減少する。 磁歪式トルクセンサ44におけるコアの入力軸11表面に
対する投影を第6図にて示しており、軸表面の磁気抵抗
をr1〜r4で表すと、励磁コイルと検出コイルと軸表面か
らなる磁気回路は第7図にて示すようにホイットストン
ブリッジを構成する。 同ブリッジは、透磁率が均一のときに平衡しており、
引張応力と圧縮応力とに応じて透磁率が変化すると同磁
気抵抗r1〜r4が同透磁率の変化に比例して変化し、当該
ブリッジの平衡が崩れる。 当初、またエンジンが回転していないとする。 入力軸11には剪断力が発生していないため透磁率は均
一と想定でき、第6図に示す磁気抵抗r1とr2、及び磁気
抵抗r3とr4とが同一値となってブリッジは平衡してい
る。従って、発振器51と増幅器52によって磁歪式トルク
センサ44の励磁コイルに交流電流を通電しても検出コイ
ルには基本的に電流が流れない。ただし、磁歪式トルク
センサ44における励磁コアと検出コアの直交配置からの
ずれや入力軸における容易磁化方向と残留歪み等がある
ため、上述したようにトルクにより変化しない交流信号
成分が流れる。 検出コイルからこのような交流信号成分が出力されて
も、加減算信号処理回路53が同交流信号成分を除去して
しまうため、温度補償回路54と回転速度補償回路55と増
幅器56と経て出力される出力信号変換回路50の出力電圧
は「0」Vとなる。 これに対し、エンジンが始動してクランク軸15が進行
方向(図示右方向)に対して時計回り方向に回転し始め
たとする。 すると、入力軸11の後端側には同クランク軸15によっ
て進行方向に対して時計回り方向に回転せしめようとす
る力が加わり、同入力軸11の前端側には可変ピッチプロ
ペラの負荷によって進行方向に対して反時計回り方向に
回転せしめようとする力が加わるため、入力軸11表面に
は上述した剪断力τが発生する。同剪断力τは、第3図
にて示すように軸方向に対して+45゜方向の引張応力+
δと−45゜方向の圧縮応力−δとなるので、軸方向に対
して+45゜方向の透磁率は増加し、軸方向に対して−45
゜方向の透磁率は減少する。 すなわち、第6図にて示す磁気抵抗r1とr4の方向にお
ける透磁率が増加するので同磁気抵抗r1とr4の抵抗値が
減少し、また磁気抵抗r2とr3の方向における透磁率が減
少するので同磁気抵抗r2とr3の抵抗値が増加する。従っ
て、上記ホイットストンブリッジの平衡が崩れて磁歪式
トルクセンサ44の検出コイルには上記透磁率の変化に応
じた起電力が生じる。 磁歪式トルクセンサ44の検出コイルに生じた交流信号
は上述した加減算信号処理回路53によってトルクに無関
係な交流信号成分を除去され、さらに温度補償回路54と
回転速度補償回路55とによって温度変化に対する変動分
と回転速度に対する変動分を補償されて増幅器56によっ
て増幅される。 このとき、入力軸11に加わるトルクと加減算信号処理
回路53の出力電圧とは第7図に示すように比例関係にな
っており、エンジンのトルクの変化に対応して増幅器56
の出力電圧は比例して変化する。同増幅器56の出力電圧
は操縦席内のメータに供給され、同メータは同電圧に対
応したエンジンのトルクを表示するのでパイロットは同
エンジンのトルクを検知することができる。 なお、上述した実施例においては、磁歪式トルクセン
サ44を入力軸11の中央外側に対面して取り付けている
が、他の軸部材に対面して取り付けることもできる。本
実施例においては、中間歯車24の軸部における捻れ剛性
によって回転駆動力を伝達する構成となっていないが、
同中間歯車24を、中間歯車軸と、当該中間歯車軸に固定
されて上記入力歯車17と噛合する中間入力歯車と、上記
中間歯車軸に固定されて上記出力歯車33に噛合する中間
出力歯車とによって構成し、同中間歯車軸における上記
中間入力歯車と中間出力歯車の固定位置の間の部位に上
記磁歪式トルクセンサ44を対面して取り付ける構成とし
てもよい。 ただし、同磁歪式トルクセンサ44をケーシングA内部
に配設すると同センサの出力リード線をケーシングA外
に引き出す必要があるため、同引き出し部位におけるオ
イルのシール性を考慮しなければならない。これに対
し、本実施例のように、磁歪式トルクセンサ44をエンジ
ンのクランク軸15に連結される入力軸11の中央外側に対
面するように取り付けることにより、同センサ44をケー
シングAの外側に配設することができ、オイルのシール
性を考慮しなくてもよいという効果がある。また、入力
軸11であれば減速機構の他の部材と比べて最もエンジン
のクランク軸に近いため、トルクを正確に検出すること
ができる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an aircraft speed reducer to which the present invention is applied. The speed reducer includes a casing A, an input shaft 11, an output shaft 12, a reduction gear train (reduction mechanism) B, and the like. The input shaft 11 is supported by a front case 13 and a rear case 14 of the casing A, and is slidable in the axial direction with a rubber coupling 16 assembled to a crankshaft 15 of the engine at a rear end (right end in the drawing). The input gear 17 is coaxially and rotatably fitted with the hollow input gear 17 at the front end (the left end in the figure) so as to be integrally rotatable. Positioning has been done. In addition, a seal member 19 is attached between the outer periphery of the center of the input shaft 11 and the rear case 14. The input gear 17 is rotatably supported by both cases 13 and 14 via a pair of radial bearings 21 and 22 and one thrust bearing 23, and is configured to be integrally rotated by the input shaft 11. And is always engaged with the intermediate gear 24 as shown in FIG. The inner races of the front bearings 21 and 23 are fastened by fasteners 25 screwed to the shaft of the input gear 17.
, The outer ring of the thrust bearing 23 is integrally fixed to the front case 13 by a retainer 27 fixed to the front case 13 using a fastener. The intermediate gear 24, as shown in FIG.
A pair of front and rear radial bearings 31, 32 are rotatably supported by the shaft 4. The intermediate gear 24 is also always fitted with an output gear 33 (see FIG. 1) which is spline-fitted on the output shaft 12 and rotates integrally with the output shaft 12 as shown in FIG. The input gear 17 and the output gear 33 are connected so that power can be transmitted. On the other hand, the output shaft 12 is formed in a hollow shape as shown in FIG. 1, and is rotatable between the two cases 13 and 14 via a pair of radial bearings 34 and 35 and one thrust bearing 36. An annular flange 37 that is supported at the front end
Is mounted with a variable pitch propeller (not shown). A thin cylindrical race 42 having a diameter toward the rear is attached to the neck at the front end of the output shaft 12.
The inner rings of the front and rear bearings 34, 36 are integrally fixed to the output shaft 12 together with the output gear 33 by fasteners 38 screwed to the output shaft 12, and the outer ring of the thrust bearing 36 is fastened to the front case using fasteners. It is integrally fixed to the front case 13 by a retainer 41 fixed to the 13. Further, seal members 43a and 43b are assembled between the race 42 and the front case 13 mounted on the front end neck of the output shaft 12 and between the race 42 and the output shaft 12. In such a speed reducer, the input shaft 11 is made of a magnetic material, and is fastened near the mounting position of the seal member 19 on the rear case 14 so that the magnetostrictive torque sensor 44 faces the central outer peripheral surface of the input shaft 11. The tool 45 is positioned and fixed. The mounting position of the magnetostrictive torque sensor is between a portion of the input shaft 11 connected to the crankshaft of the engine and a portion of the input shaft 11 fixed to the input gear 17, that is, the input shaft 11 Any position may be used as long as it faces a portion that transmits the rotational driving force of the engine by the torsional rigidity. The magnetostrictive torque sensor 44 includes a U-shaped excitation core and a detection core, each of which is wound as shown schematically in FIG.
The U-shaped openings are arranged in the same direction and are arranged orthogonally, and the opening surfaces of the respective cores are arranged to face the magnetic body to be detected to which a load is applied, and one of the windings is arranged. An AC current is applied to the wire (excitation coil) to excite the magnetic body to be detected, and the load is detected based on the AC current flowing through the other winding (detection coil) according to the load. The magnetostrictive torque sensor 44 is connected to an output signal conversion circuit 50 shown in FIG.
Are an oscillator 51 and an amplifier 52 that generate an AC signal to be supplied to an exciting coil of the magnetostrictive torque sensor 44, and an output signal output from a detection coil of the magnetostrictive torque sensor 44 is linear with respect to the detected torque. An addition / subtraction signal processing circuit 53, a temperature compensation circuit 54 for preventing a detection signal output through the addition / subtraction signal processing circuit 53 from changing with a temperature change, and a rotation speed of the input shaft 11. It comprises a rotation speed compensation circuit 55 for preventing the detection signal from fluctuating, and an amplifier 56 for amplifying the detection signal. Here, the addition / subtraction signal processing circuit 53 removes an AC signal component that does not change with torque to improve the linearity of the output signal from the detection coil.
The amplification and phase shift circuit in the above amplifies and shifts the phase of the excitation signal output from the amplifier 52 to produce a signal equivalent to the AC signal component and adds the signal to the detection signal,
53b creates a DC voltage corresponding to the torque based on the combined signal, and a subtraction circuit 53c subtracts the DC voltage component generated by the addition circuit 53a from the DC voltage. FIG. 5 shows the characteristics of the output signal of the addition / subtraction signal processing circuit 53 when the phase is shifted by 24 ° and 150 ° in the adder circuit 53a. ing. Further, the temperature compensation circuit 54 has a temperature sensor, and performs temperature compensation based on the detection signal of the temperature sensor. The rotation speed compensation circuit 55 has a rotation speed sensor. The rotational speed is compensated based on the rotational speed. The output voltage of the amplifier 56 is supplied to a meter provided at a position in the cockpit that is visible to a pilot, and the meter displays the torque of the engine corresponding to the voltage. Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described. When the engine is started, the crankshaft of the engine
15 rotates, and the rotational driving force of the engine is transmitted to one end of the input shaft 11 connected to the crankshaft 15 via the rubber coupling 16. The rotational driving force of the engine is
Input gear connected to the other end of the coaxial 11 with the torsional rigidity of 11
The variable pitch propeller (not shown) is transmitted from the motor 17 to the output shaft 12 via the intermediate gear 24 and the output gear 33, and is connected to the annular flange 37 of the output shaft 12. At this time, in the input shaft 11, a force for rotating the input shaft from the crankshaft 15 is applied to one end, and a force for rotating the propeller against the load of the variable pitch propeller is applied to the other end. , A shear force τ is applied to the surface of the input shaft 11.
Occurs. This is represented by a tensile stress + δ in the + 45 ° direction and a compressive stress −δ in the −45 ° direction with respect to the axial direction. Input shaft
11 is made of an iron-based alloy, and the saturation magnetostriction constant λ of the iron-based alloy is
Since s is positive, the permeability increases according to the tensile stress,
The magnetic permeability decreases according to the compressive stress. FIG. 6 shows the projection of the core on the surface of the input shaft 11 in the magnetostrictive torque sensor 44. When the magnetic resistance of the shaft surface is represented by r1 to r4, the magnetic circuit composed of the exciting coil, the detection coil, and the shaft surface becomes The Whitstone bridge is configured as shown in FIG. The bridge is balanced when the permeability is uniform,
When the magnetic permeability changes according to the tensile stress and the compressive stress, the magnetic resistances r1 to r4 change in proportion to the change in the magnetic permeability, and the equilibrium of the bridge is broken. Initially, the engine is not running again. Since no shear force is generated on the input shaft 11, the magnetic permeability can be assumed to be uniform, and the magnetic resistances r1 and r2 and the magnetic resistances r3 and r4 shown in FIG. I have. Therefore, even if an alternating current is applied to the excitation coil of the magnetostrictive torque sensor 44 by the oscillator 51 and the amplifier 52, no current basically flows through the detection coil. However, since there is a deviation from the orthogonal arrangement of the excitation core and the detection core in the magnetostrictive torque sensor 44, an easy magnetization direction on the input shaft, residual distortion, and the like, an AC signal component that does not change due to torque flows as described above. Even if such an AC signal component is output from the detection coil, since the addition / subtraction signal processing circuit 53 removes the AC signal component, the signal is output via the temperature compensation circuit 54, the rotation speed compensation circuit 55, and the amplifier 56. The output voltage of the output signal conversion circuit 50 becomes "0" V. On the other hand, it is assumed that the engine starts and the crankshaft 15 starts to rotate clockwise with respect to the traveling direction (rightward in the figure). Then, a force is applied to the rear end of the input shaft 11 to rotate the input shaft 11 clockwise with respect to the traveling direction by the crankshaft 15, and the front end of the input shaft 11 is advanced by the load of the variable pitch propeller. Since a force is applied to rotate in the counterclockwise direction with respect to the direction, the above-described shearing force τ is generated on the surface of the input shaft 11. The shear force τ is, as shown in FIG. 3, a tensile stress + 45 ° with respect to the axial direction.
δ and the compressive stress −δ in the −45 ° direction, the magnetic permeability in the + 45 ° direction increases with respect to the axial direction, and −45 ° in the axial direction.
The magnetic permeability in the ゜ direction decreases. That is, since the magnetic permeability in the directions of the magnetic resistances r1 and r4 shown in FIG. 6 increases, the resistance values of the magnetic resistances r1 and r4 decrease, and the magnetic permeability in the directions of the magnetic resistances r2 and r3 decreases. The resistance values of the magnetic resistances r2 and r3 increase. Therefore, the balance of the Whitstone bridge is broken, and an electromotive force is generated in the detection coil of the magnetostrictive torque sensor 44 according to the change in the magnetic permeability. The AC signal generated in the detection coil of the magnetostrictive torque sensor 44 has an AC signal component irrelevant to torque removed by the above-described addition / subtraction signal processing circuit 53, and furthermore, the temperature compensation circuit 54 and the rotation speed compensation circuit 55 change the temperature with respect to a change in temperature. The variation with respect to the rotation speed and the rotation speed is compensated and amplified by the amplifier 56. At this time, the torque applied to the input shaft 11 and the output voltage of the addition / subtraction signal processing circuit 53 are in a proportional relationship as shown in FIG.
Output voltage changes proportionally. The output voltage of the amplifier 56 is supplied to a meter in the cockpit, and the meter displays the torque of the engine corresponding to the voltage, so that the pilot can detect the torque of the engine. In the above-described embodiment, the magnetostrictive torque sensor 44 is mounted facing the outside of the center of the input shaft 11, but may be mounted facing another shaft member. In the present embodiment, although the configuration is not such that the rotational driving force is transmitted by the torsional rigidity in the shaft portion of the intermediate gear 24,
The intermediate gear 24, an intermediate gear shaft, an intermediate input gear fixed to the intermediate gear shaft and meshing with the input gear 17, and an intermediate output gear fixed to the intermediate gear shaft and meshing with the output gear 33. , And the magnetostrictive torque sensor 44 may be attached to a portion of the intermediate gear shaft between the fixed positions of the intermediate input gear and the intermediate output gear so as to face each other. However, when the same magnetostrictive torque sensor 44 is provided inside the casing A, it is necessary to draw out the output lead wire of the sensor outside the casing A. Therefore, it is necessary to consider the oil sealing property at the drawing part. On the other hand, as in the present embodiment, the magnetostrictive torque sensor 44 is attached to the outside of the center of the input shaft 11 connected to the crankshaft 15 of the engine so as to face the outside of the casing A. It can be disposed, and there is an effect that it is not necessary to consider oil sealing properties. In addition, since the input shaft 11 is closest to the crankshaft of the engine as compared with other members of the speed reduction mechanism, the torque can be accurately detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図および第2図は本発明が適用される減速器の断面
図、第3図は磁歪式トルクセンサの概略構成を示す図、
第4図は出力信号変換回路のブロック図、第5図は出力
信号変換回路における入出力信号の特性を示す図、第6
図は磁歪式トルクセンサにおけるコアの入力軸表面に対
する投影図、第7図は励磁コイルと検出コイルと軸表面
からなる磁気回路を示す図である。 符号の説明 A……ケーシング、11……入力軸、12……出力軸、B…
…減速歯車列、44……磁歪式トルクセンサ、50……出力
信号変換回路。
1 and 2 are sectional views of a speed reducer to which the present invention is applied, FIG. 3 is a view showing a schematic configuration of a magnetostrictive torque sensor,
FIG. 4 is a block diagram of an output signal conversion circuit, FIG. 5 is a diagram showing characteristics of input / output signals in the output signal conversion circuit, and FIG.
FIG. 7 is a projection view of the core of the magnetostrictive torque sensor on the input shaft surface, and FIG. 7 is a diagram showing a magnetic circuit including the exciting coil, the detection coil, and the shaft surface. Description of symbols A: casing, 11: input shaft, 12: output shaft, B:
... reduction gear train, 44 ... magnetostrictive torque sensor, 50 ... output signal conversion circuit.

フロントページの続き (72)発明者 荒川 一哉 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−73209(JP,A) 特開 昭63−33634(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01L 5/00Continuation of the front page (72) Inventor Kazuya Arakawa 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-52-73209 (JP, A) JP-A-63-33634 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) G01L 5/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】エンジンのクランク軸に一体的に連結され
て同エンジンの回転駆動力が入力される入力軸と、プロ
ペラに一体的に連結される出力軸と、上記入力軸及び出
力軸の一部を収容するとともに同入力軸及び出力軸との
間にシール部材をそれぞれ設けてなるケーシングと、上
記ケーシングに収容されるとともに上記入力軸と出力軸
との間に設けられて上記入力軸の回転を減速しつつ上記
エンジンの回転駆動力を上記出力軸に伝える減速機構と
からなる航空機用減速機を備えたプロペラ航空機におい
て、 上記入力軸を磁性体で構成するとともに、上記入力軸と
ケーシングとの間に設けたシール部材に対して上記ケー
シングの外側にて上記入力軸の表面に対面して配設され
て上記回転駆動力によって上記入力軸の表面に生じる剪
断応力を検出する磁歪式の応力センサと、上記応力セン
サに接続されて上記エンジンのトルクを表す信号を出力
するトルク信号出力手段とを備えたことを特徴とするプ
ロペラ航空機におけるエンジンのトルク検出装置。
An input shaft integrally connected to a crankshaft of an engine to receive a rotational driving force of the engine, an output shaft integrally connected to a propeller, and one of the input shaft and the output shaft. And a casing that accommodates the components and seal members provided between the input shaft and the output shaft, and a casing that is accommodated in the casing and that is provided between the input shaft and the output shaft and rotates the input shaft. A propeller aircraft equipped with an aircraft speed reducer comprising a speed reduction mechanism that transmits the rotational driving force of the engine to the output shaft while decelerating the engine, wherein the input shaft is made of a magnetic material, and the input shaft and the casing are A shear stress generated on the surface of the input shaft due to the rotational driving force is disposed outside the casing with respect to the seal member provided therebetween and facing the surface of the input shaft. An engine torque detecting device for a propeller aircraft, comprising: a magnetostrictive type stress sensor; and a torque signal output unit connected to the stress sensor for outputting a signal representing the torque of the engine.
JP2332654A 1990-11-29 1990-11-29 Engine torque detector for propeller aircraft Expired - Fee Related JP2794944B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2332654A JP2794944B2 (en) 1990-11-29 1990-11-29 Engine torque detector for propeller aircraft

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2332654A JP2794944B2 (en) 1990-11-29 1990-11-29 Engine torque detector for propeller aircraft

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH04198826A JPH04198826A (en) 1992-07-20
JP2794944B2 true JP2794944B2 (en) 1998-09-10

Family

ID=18257380

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2332654A Expired - Fee Related JP2794944B2 (en) 1990-11-29 1990-11-29 Engine torque detector for propeller aircraft

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2794944B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969021B (en) * 2014-05-09 2016-11-09 中国航天空气动力技术研究院 Properller thrust and torque measurement balance
CN106768576A (en) * 2016-11-30 2017-05-31 无锡明珠增压器制造有限公司 The thrust of propeller and the measuring apparatus of moment of torsion
CN109060223A (en) * 2018-09-11 2018-12-21 江苏兰菱机电科技有限公司 Band paddle unmanned plane liter helps real-time testing system
CN113551716B (en) * 2021-09-22 2021-12-17 江西省公路工程检测中心 Stress-strain detection method for mechanical property safety monitoring cloud system

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5273209A (en) * 1975-12-16 1977-06-18 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Turbo shaft engine
JPS6333634A (en) * 1986-07-28 1988-02-13 Aisin Warner Ltd Torque detector

Also Published As

Publication number Publication date
JPH04198826A (en) 1992-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4530413A (en) Electrical power assisted steering mechanism
US4881414A (en) Torque detection apparatus
US5906250A (en) Motor-driven power steering apparatus
JPH0531928B2 (en)
EP3098941A1 (en) Electric motor, electric power steering device, and vehicle
JPH07198548A (en) Dynamometer
JPS6275328A (en) Torque sensor
WO2004099747A1 (en) Sensor-integrated bearing for wheel
JP2794944B2 (en) Engine torque detector for propeller aircraft
US4306462A (en) System for measuring torque and speed of rotating shaft
US4796463A (en) Variable permeability steering torque sensor
JP2002078289A (en) Rotary drive device
JP2003279427A (en) Twin resolver and measuring device and measuring method for absolute angle and relative angle using resolver
JP2003166888A (en) Torque detection device of drive shaft
US4502340A (en) Torque sensor for shafts
JP2000335476A (en) Driving unit for motor assisted bicycle and motor assisted bicycle
JPH01318933A (en) Torque sensor
JP2002139390A (en) Torque detector, electric assist motor using it, and power assisted bicycle therewith
JPH02128129A (en) Torque sensor
JPH10227704A (en) Torque sensor
JPS6161026A (en) Shaft torque meter
JP2002214081A (en) Gearbox testing apparatus
JPS63311136A (en) Magnetostriction type torque sensor
KR20020054436A (en) Apparatus for power steering of vehicle having temperature compensation unit
JPH06307506A (en) Electro-magnetic clutch

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees