JP3173238B2 - トルクセンサの校正方法及びトルクセンサ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトルクセンサの校正方法
及びトルクセンサに係り、特に内燃機関の出力トルクを
検出すべく内燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非
接触磁歪式トルクセンサの出力特性を校正するトルクセ
ンサの校正方法及びトルクセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関の出力トルクを検出
する装置として、内燃機関の出力軸のねじれを検出して
出力トルクに換算する装置が知られている。内燃機関の
出力軸は内燃機関で発生した出力トルクを駆動輪に伝達
するシャフトであり、その回転方向には、出力トルクに
応じたねじれが発生することに着目したものである。

【０００３】この場合、出力軸のねじれを検出する機構
としては、出力軸に磁歪材からなる膜を形成し、その膜
の表面に発生する磁力を磁気ヘッド等を用いて検出する
非接触磁歪式トルクセンサが知られている。磁歪材が、
加えられた歪みに応じて磁化状態を変化させることか
ら、その膜（以下、磁歪膜と称す）から発せられる磁力
を基に出力軸のねじれ状態を検出しようとするものであ
る。

【０００４】ところで、かかるトルクセンサにおいて
は、出力軸と磁気ヘッドとのマッチングによっては、磁
歪膜の発する磁気強度に対して磁気ヘッドから出力され
る電圧信号にバラツキが生ずる場合がある。また、内燃
機関の出力軸に磁歪膜を形成する際の環境温度とトルク
センサとして使用する際の環境温度との差に起因して、
温度歪みによる出力特性変化が生ずる場合もある。

【０００５】このため、従来よりかかる構成のトルクセ
ンサを用いる場合は、一般に磁気ヘッドの組み付けが終
了した後にトルクセンサの零点調整を実行していた。例
えば、実開昭６０−１６３３３４号公報は、かかる零点
調整を内燃機関の無負荷運転時に行うトルク検出装置を
開示している。

【０００６】つまり、内燃機関がアイドリング状態等の
等速運転下にある場合、または停止時は、その出力軸に
はほとんど歪みが発生しないことに着目し、この状態で
磁気ヘッドから発せられる電圧信号を出力トルク“０”
時の出力信号、すなわち零点信号として把握する。そし
て、その零点信号を基準としてトルクセンサの出力特性
を校正し、品質のバラツキを吸収しようとするものであ
る。

【０００７】このように、内燃機関の停止時等にトルク
センサの出力特性を校正する場合、確実に出力トルク
“０”時の磁気ヘッドの出力電圧を零点信号として検出
することができ、生産ライン上で特別に校正工程を設け
ることなくトルクセンサの校正を実施することが可能で
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトルクセンサの校正方法は、トルクセンサのトルク
−出力特性を表す直線が平行に変動する場合は有効であ
るが、その傾きが変動する場合には、その変動を校正す
ることはできない。

【０００９】一方、磁歪膜の特性を決定する膜圧や密度
等は微妙な条件設定の下、量産時には多少の変動を伴う
のが通常である。また、出力軸についても、材料組成比
の変動や加工精度等の問題から必ずしも均一なものを量
産することは容易ではない。つまり、上記構成のトルク
センサにあっては、これら磁歪膜や出力軸の特性変動に
伴って比較的容易にトルク−出力特性を表す直線の傾き
が変動する。

【００１０】従って、上記従来のトルクセンサの校正方
法の如く零点調整だけを実行する校正方法では、量産時
に発生する特性上のバラツキの一部についてしか校正が
行われていないことになり、必ずしも適切な校正を実行
し得るものではなかった。

【００１１】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、出力軸に既知のトルクＴ₀ が加えられた状態でセ
ンサ出力を“０”とする磁歪膜を形成し、また出力トル
クが“０”の際のセンサ出力Ｖ₀ を検出し、これら２つ
のトルク−出力特性点に基づいてトルクセンサのトルク
−出力特性直線を設定することにより上記の課題を解決
し得るトルクセンサの校正方法及びトルクセンサを提供
することを目的とする。

【００１２】

【００１３】図１は、上記の目的を達成するトルクセン
サの校正方法の原理図を示す。すなわち、図１に示すよ
うに上記の目的は、内燃機関の出力トルクを検出すべく
該内燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪
式トルクセンサの出力特性を校正するトルクセンサの校
正方法であって、前記磁歪膜の一部を、前記内燃機関の
出力軸に既知のトルクＴ₁ を加えた状態で形成して、前
記出力軸にトルクＴ₁ が加わった場合に出力が０となる
第１の領域を設ける第１の処理Ｂ１と、前記磁歪膜の他
の一部を、前記内燃機関の出力軸に既知のトルクＴ₂ を
加えた状態で形成して、前記出力軸にトルクＴ₂ が加わ
った場合に出力が０となる第２の領域を設ける第２の処
理Ｂ２と、前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わ
るトルクが０である場合の前記第１の領域における前記
トルクセンサの出力Ｖ₁ を測定する第３の処理Ｂ３と、
前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
０である場合の前記第２の領域における前記トルクセン
サの出力Ｖ₂ を測定する第４の処理Ｂ４と、前記第１及
び第２の処理Ｂ１，Ｂ２において用いた既知のトルクＴ
₁ ，Ｔ₂ と、前記第３及び第４の処理Ｂ３，Ｂ４におい
て測定した出力Ｖ₁ ，Ｖ₂ とに基づいて、 Ｖ＝Ｖi ＋（｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／｜Ｔ₂ −Ｔ₁ ｜）＊Ｔ なる直線を、前記トルクセンサの第ｉの領域におけるト
ルク−出力特性とする第５の処理Ｂ５とを実行してなる
トルクセンサの校正方法も有効である。

【００１４】更に、内燃機関の出力トルクを検出すべく
該内燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪
式トルクセンサであって、前記出力軸の特定回転角位置
に対応して、該出力軸に異なる既知トルクを加えた状態
で形成した複数の磁歪膜を設けたトルクセンサは、上記
校正方法の実施に適していると共に、前記出力軸の回転
角センサとしても有用である。

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【作用】本発明に係るトルクセンサの校正方法におい
て、前記第１の処理Ｂ１において前記第１の領域に形成
された磁歪膜は、前記出力軸に既知のトルクＴ1 が加え
られた場合に磁化状態を中立とし、前記第２の処理Ｂ２
において前記第２の領域に形成された磁歪膜は、前記出
力軸に既知のトルクＴ2 が加えられた場合に磁化状態を
中立とする。

【００１８】従って、前記出力軸に何らトルクが加えら
れていない場合、前記第１の領域の磁歪膜には、−Ｔ₁
のトルクが加えられている状態に等しい磁化状態が、前
記第２の領域の磁歪膜には−Ｔ₂ のトルクが加えられて
いる状態に等しい磁化状態が表れる。そして、前記第３
及び第４の処理では、このように前記出力軸に何らトル
クが印加されていない場合における前記第１の領域の状
態を表すＶ₁ 、及び前記第２の領域の状態を表すＶ₂ が
測定される。

【００１９】一方、これら第１の領域に形成された磁歪
膜と、第２の領域に形成された磁歪膜とは、同一の出力
軸上に同一条件下で形成された膜であり、両領域に形成
された磁歪膜の磁化状態は、前記出力軸に加えられたト
ルクの変化に対してほぼ同等の変化率を示す。

【００２０】つまり、前記第１の領域における磁歪膜に
よって形成されるトルク−出力特性、及び前記第２の領
域における磁歪膜によって形成されるトルク−出力特性
は、それぞれ（０，Ｖ₁ ）、（０，Ｖ₂ ）を通り傾きの
等しい直線を示すことになる。そして、その直線の傾き
は、“｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／｜Ｔ₂ −Ｔ₁ ｜”として表すこ
とができる。

【００２１】従って、第ｉの領域（ｉ＝１または２）の
磁歪膜子によって形成されるトルクセンサのトルク−出
力特性は、前記第５の処理において設定する直線、すな
わち“Ｖ＝Ｖ_i ＋（｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／｜Ｔ₂ −Ｔ₁ ｜）
＊Ｔ”により表される直線となる。

【００２２】ところで、前記出力軸の特定回転角位置に
対応して異なる既知トルク下で形成した複数の磁歪膜を
備えるトルクセンサは、前記出力軸が回転する際、その
回転に伴ってトルクセンサの出力値を段階的に変動させ
る。従って、その変動を監視すれば、前記出力軸の回転
角を検知することが可能となる。

【００２３】

【実施例】図２は、本発明に係るトルクセンサの校正方
法を適用して出力特性を校正することにより、高い検出
精度を確保し得るトルクセンサ１の一例の構成図を示
す。図２に示すトルクセンサ１は、内燃機関の出力軸２
に発生するトルクを検出すべく設けられたセンサで、図
２（Ａ）に示すように出力軸２の外周に形成された磁歪
膜３と、磁歪膜３の磁化状態を検出する磁気ヘッド４と
で構成される。

【００２４】磁歪膜３は、超磁歪材料として知られてい
るFe-Si-B 等の非晶質薄膜で形成されている。従って、
外部応力により出力軸２に歪みが生じた場合、磁歪膜３
の表面には、発生した歪みに応じた磁化状態が表れるこ
とになる。

【００２５】ところで、出力軸２は、図示されない内燃
機関のクランク軸と連結して内燃機関で発生した出力ト
ルクをトランスミッションに伝達する部材であり、内燃
機関の運転中は、その回転方向に内燃機関の出力トルク
に応じたねじりモーメントが発生する。

【００２６】この場合において、内燃機関の出力トルク
が図２（Ａ）中に“Ｔ”で示す如き方向に作用したとす
ると、出力軸２には、同図中に±σで表す方向の応力が
発生し、図２（Ｂ）に示すように磁歪膜をＡ〜Ｄ領域に
区分した場合、Ａ，Ｄ領域には圧縮応力が、Ｂ，Ｃ領域
には引張応力が作用することになる。そして、磁歪膜３
の表面には、Ａ，Ｄ領域とＢ，Ｄ領域とで２分された磁
化状態が表れる。

【００２７】上記した磁気ヘッド４は、かかる磁化状態
の変化を検出すべく設けられたものであり、図２
（Ａ），（Ｂ）に示すように出力軸２の長手方向に平行
に配設されたコの字型導体４ａと、出力軸の径方向に平
行に配設されたコに字型導体４ｂと、これらにそれぞれ
組み込まれた交流磁界発生回路４ｃ及び磁界検出回路４
ｄとで構成される。

【００２８】つまり、交流磁界発生回路４ｃにより、導
体４ａに交流磁界が印加されると、発生した磁力線は導
体４ａと磁歪膜３とで構成される閉ループ内を流通す
る。この際、磁歪膜３が均一な磁気抵抗を示せば、対称
性により導体４ｂが磁歪膜３と対向する２点（図（Ｂ）
中に■で示す点）における磁位は常に等しく、導体４ｂ
内を磁束が流通することはない。

【００２９】しかし、上記したように±σの応力に起因
して、磁化状態が不均一であると、当然に導体４ｂが磁
歪膜３と対向する２点における磁位に差異が生ずる。そ
して、その磁位差は、導体４ａが発する磁界強度の変化
と共に変動し、結局導体４ｂ内に交流磁界を発生させ
る。

【００３０】従って、導体４ｂを流通する磁束密度の振
幅を検出すれば、その振幅が磁歪膜３の磁化状態の不均
一性を、すなわち出力軸２に伝達されているトルクＴの
大きさを表すことになる。

【００３１】つまり、導体４ｂに組み込む磁界検出回路
４ｄを、導体４ｂ内を流通する磁界強度を電流値に変換
するピックアップコイルによって実現する場合、トルク
センサ１の等価回路は、図２（Ｃ）の如く表すことがで
き、内燃機関の出力トルクは磁界検出回路４ｄの検出す
る電流値によって代用表示されることになる。

【００３２】さて、かかる構成のトルクセンサ１におい
ては、磁歪膜形成時の残留応力等に起因して無負荷状態
におけるセンサ出力Ｖにバラツキが生じ、また、出力軸
２の硬度誤差や磁歪膜２の特性誤差に起因して、トルク
変動に対する出力変化率にバラツキが生ずることは前記
した通りである。

【００３３】本実施例のトルクセンサの校正方法は、こ
れらのバラツキを吸収して、常に適正なトルク−出力特
性を設定し、高い精度での内燃機関の出力トルク検出を
可能とする点に特徴を有している。以下、本実施例の校
正方法の手順について詳細に説明する。

【００３４】図３は、出力軸２に磁歪膜３を形成する成
膜工程を説明するための概念図を示す。本実施例のトル
クセンサ１は、スパッタによって磁歪膜３を形成する方
法を採用しており、真空チャンバ１０内には、スパッタ
の蒸着源１１（Fe-Si-B ）と、蒸着源１１を適宜回転さ
せるモータ１２、成膜基材である出力軸２を適当な角速
度で回転保持する機能を有するテーブル１３等が設けら
れている。

【００３５】また、真空チャンバ１０は、外部からレー
ザ光を導く石英窓１４を備えており、蒸着源１１は、石
英レンズ１５によって集光された後石英窓１４を通って
入射するレーザ光によって励起されてイオン化する。そ
して、出力軸２に印加されたバイアス電圧によって蒸着
源１１と出力軸２との間に形成された電界の作用によ
り、励起されたFe-Si-B が出力軸２表面に薄膜を形成す
る。

【００３６】ところで、出力軸２を回転保持するテーブ
ル１３は、図４に示すように回転モータ１３ａと負荷モ
ータ１３ｂとを備えている。負荷モータ１３ｂは、出力
軸２を保持するトルク検出軸１３ｃで検出したトルクを
基準として、発揮する回転力をフィードバック制御する
モータである。

【００３７】従って、例えばトルク検出軸１３ｃに大き
さＴ₀ のトルクが発生するように設定した場合、回転モ
ータ１３ａ及び負荷モータ１３ｂの相互作用により出力
軸２はＴ₀ のねじりトルクが印加された状態で回転する
ことになる。つまり、出力軸２の表面には、出力軸２が
Ｔ₀ のねじりトルクを受けているときに何らの応力も感
じない磁歪膜３が形成されることになる。

【００３８】尚、本実施例においては、上記したように
回転モータ１３ａと負荷モータ１３ｂとを備える真空チ
ャンバ１０内で磁歪膜３を形成する工程が前記した第１
の処理Ａ１に相当する。

【００３９】ところで、磁歪膜３に何らの歪みも発生し
ない場合は、上記したように磁気ヘッド４には何らの出
力も表れず、トルクセンサ１の出力Ｖは“０”となる。
言い換えれば、かかる方法によって形成された磁歪膜３
を備えるトルクセンサ１の出力Ｖは、出力軸２にトルク
Ｔ₀ が伝達されている場合に“０”となる。

【００４０】一方、トルクセンサ１を内燃機関に連結し
て車両に搭載した場合、内燃機関が停止していれば出力
軸２には何らのトルクも印加されない。この場合、磁歪
膜３に形成時に印加されていたトルクＴ₀ が出力軸２か
ら解除されたことになり、磁歪膜３には、出力軸２の復
元力に起因した歪みが発生することになる。

【００４１】従って、内燃機関が停止している場合、磁
歪膜３の表面には、トルクＴ₀ が解除されたことに基づ
く磁化状態が形成され、トルクセンサ１からは、その磁
化状態に応じた出力Ｖ₀ が出力されることになる。

【００４２】このように、トルクセンサ１においては、
入力トルクＴとセンサ出力Ｖとが、（Ｔ₀ ，０）及び
（０，Ｖ₀ ）を共に満たすことが担保されている。そし
て、このＶ₀ は、出力軸２の硬度特性や磁歪膜３の出力
特性によって変動する値であり、個々のトルクセンサ１
の特性が反映された値である。

【００４３】このため、前記第２の処理を実現すべく内
燃機関の出力トルクが“０”である状況下でセンサ出力
Ｖ₀ を測定し、次いで前記第３の処理として、図５に示
す如く（Ｔ₀ ，０）及び（０，Ｖ₀ ）を通るトルク−出
力特性直線を設定すれば、トルクセンサ１の特性が適切
に設定されることになる。

【００４４】従って、以後内燃機関の運転中において
は、トルクセンサ１の出力Ｖを測定し、その値で図５に
示す特性直線を参照することにより、精度よくトルクセ
ンサ１への入力トルク、すなわち内燃機関の出力トルク
Ｔを検出することが可能となる。

【００４５】ところで、上記したトルクセンサ１の構成
方法は、内燃機関が停止していれば出力軸２には何らの
残留トルクも存在せず、また磁歪膜３には何らの残留磁
化も生じないことを前提としている。つまり、内燃機関
の停止中に、クランクシャフトとトランスミッションと
の間に何らかの力が作用している場合、または磁歪膜３
に残留磁化が生じている場合には、前記した第２の処理
で測定する（０，Ｖ₀）として、不適切な値が測定され
る場合がある。

【００４６】図６は、かかる残留応力等の影響を相殺し
得る校正方法を実現すべく構成されたトルクセンサ２１
の要部を表す斜視図を示す。このトルクセンサ２１は、
その磁歪膜３上に、出力軸２に既知のトルクＴ₁ を加え
た状態で形成した第１の領域３ａと、既知のトルクＴ₂
を加えた状態で形成した第２の領域３ｂとを備えるもの
である。

【００４７】磁歪膜３上に第１の領域３ａと第２の領域
３ｂとを形成する方法としては、例えば図７（Ａ）に示
すように第１または第２の領域に適合した開口部を備え
るステンレスマスクを用い、領域毎に出力軸２に加える
トルクを変える方法が適用可能である。

【００４８】また、図７（Ｂ）に示すように、例えばト
ルクＴ₁ を加えた状態で磁歪膜３を形成し、その後トル
クＴ₂ を加えた状態で第２の領域３ｂに相当する部位の
みをレーザ光または遠赤外線等で加熱してアニール処理
を行うことによっても第１及び第２の領域３ａ，３ｂを
形成可能である。尚、これらの成膜工程は、前記した第
１の処理Ｂ１及び第２の処理Ｂ２に相当する。

【００４９】このようにして同一の出力軸２上に、出力
軸２にトルクＴ₁ が印加された場合に磁化状態を中立と
する第１の領域３ａと、トルクＴ₂ が印加された場合に
磁化状態を中立とする第２の領域３ｂとを設けた場合、
第１の領域３ａと第２の領域３ｂとに、それぞれトルク
−出力特性を設定することが可能である。

【００５０】つまり、第１の領域３ａに着目すれば、出
力軸２にトルクＴ₁ が加えられている場合にトルク出力
Ｖは“０”となり、また、第２の領域３ｂに着目すれ
ば、出力軸２にトルクＴ₂ が加えられている場合にトル
ク出力Ｖは“０”となる。そして、出力軸２に何らのト
ルクも伝達されていない場合、第１の領域３ａに関して
はＶ₁ が、また第２の領域３ｂに関してはＶ₂ が、それ
ぞれ出力軸２の復元力に起因したセンサ出力として表れ
る。

【００５１】従って、トルクセンサ２１を内燃機関に連
結し、内燃機関が無負荷状態にある場合の２種のセンサ
出力Ｖ₁ 及びＶ₂ をそれぞれ測定すれば、図８に示すよ
うに（Ｔ₁ ，０）及び（０，Ｖ₁ ）を通り第１の領域３
ａに関するトルク−出力特性を表す第１の特性直線と、
（Ｔ₂ ，０）及び（０，Ｖ₂ ）を通り第２の領域３ｂに
関するトルク−出力特性を表す第２の特性直線とが設定
し得ることになる。

【００５２】尚、ここでＶ₁ ，Ｖ₂ を測定する工程は、
前記した第３の処理Ｂ３及び第４の処理Ｂ４に相当す
る。

【００５３】ところで、第１の領域３ａと第２の領域３
ｂとは、成膜時のトルク条件によって区分されているに
過ぎず、これら２つのトルク−出力特性は、あくまでも
同一出力軸２上に形成された磁歪膜３のトルク−出力特
性を示すものである。

【００５４】つまり、トルク−出力特性を表す直線の傾
きに影響する、出力軸２の材質や加工精度、磁歪膜３の
組成成分や成膜条件等については、第１の領域３ａにつ
いても第２の領域３ｂについても大きく変わるところは
ない。このため、図８に示す第１の特性直線と第２の特
性直線とは、グラフ上の切片が異なるのみでその傾きに
ついては同一であるとみなすことができる。

【００５５】そして、これら２つの直線の傾きが同一、
すなわち両直線が平行である限り、その傾きΔＶ／ΔＴ
は、 ΔＶ／ΔＴ＝｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／｜Ｔ₂ −Ｔ₁ ｜ として表すことができる。

【００５６】更に、これら２つの直線が平行である限
り、出力軸２の残留応力や磁歪膜３の残留磁化の影響で
無負荷状態におけるセンサ出力値、すなわち（０，
Ｖ₁ ）、（０，Ｖ₂ ）の測定値が変動しても、｜Ｖ₂ −
Ｖ₁ ｜は一定である。

【００５７】従って、第１の特性直線は、 Ｖ＝Ｖ₁ ＋（｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／｜Ｔ₂ −Ｔ₁ ｜）＊Ｔ ・・・（１） として、また、第２の特性直線は、 Ｖ＝Ｖ₂ ＋（｜Ｖ₂ −Ｖ₁ ｜／｜Ｔ₂ −Ｔ₁ ｜）＊Ｔ ・・・（２） として、それぞれ出力軸２の残留応力や磁歪膜３の残留
磁化の影響を受けない直線として設定される。

【００５８】従って、トルクセンサ２１の出力Ｖを第１
の領域３ａ上で検出した場合には、上記（１）式によ
り、また、その出力Ｖを第２の領域３ｂ上で検出した場
合には、上記（２）式により、それぞれトルクセンサ２
１に伝達されている入力トルクＴ、すなわち内燃機関の
出力トルクを適切に逆算することができる。

【００５９】この場合、上記（１），（２）式の設定処
理は、前記した第５の処理Ｂ５に相当し、かかる特性直
線に基づいてトルクセンサを校正する本方法によれば、
上記図５に示す単一の特性直線に基づいて校正を行う方
法に比べ、安定した校正精度を確保することが可能であ
る。

【００６０】尚、本実施例においては、第１の領域３ａ
を第２の領域３ｂに比べて大きく設けると共に、磁気ヘ
ッド４が第１の領域３ａをサーチする際に出力されるセ
ンサ出力Ｖと、磁気ヘッド４が第２の領域３ｂをサーチ
する際に出力されるセンサ出力Ｖとの出力差を監視し
て、第１の領域３ａをサーチした際に得られた出力Ｖだ
けを有効なセンサ出力Ｖとして取り込み、上記（１）式
による変換を行うこととしている。

【００６１】ところで、このように磁歪膜３上に第１の
領域３ａと第２の領域３ｂとを備え、かつそれぞれの領
域における出力差を検知し得る構成においては、センサ
出力の変動を監視することにより、磁気ヘッド４がサー
チしている領域が如何なる領域であるかを検知すること
ができる。従って、各領域の形成位置を、出力軸２の回
転角に対応させておけば、トルクセンサ２１の出力値よ
り、出力軸の回転角をある程度推定することも可能であ
る。

【００６２】図９は、非接触磁歪式トルクセンサのかか
る可能性に鑑み、出力軸３の回転角センサとしても兼用
し得るセンサとして考案したトルクセンサ３１の構成を
表す側面断面図を示す。尚、同図中、上記したトルクセ
ンサ１，２１と同一の構成部分については、同一の符号
を付してその説明を省略する。

【００６３】同図に示すように、本実施例のトルクセン
サ３１は、上記したトルクセンサ２１の磁歪膜３が第１
及び第２の領域３ａ，３ｂに区分されていたのに対し、
更に第３の領域３ｃが加設され、３つの領域に区分され
ている点に特徴を有している。この第３の領域３ｃは、
図１０中の第３の特性直線の関係を満たすべく、出力軸
２に、既知のトルクＴ₃ を加えて成膜した領域である。

【００６４】かかる構成のトルクセンサ３１において
は、出力軸２が１回転する間に磁気ヘッド４は、第２→
第１→第３→第１を１サイクルとして各領域をサーチす
ることになり、図１１に示す如き出力変動（→→
→で１サイクル）が得られることになる。ここで、図
１１中実線は、出力軸２に伝達される入力トルクＴが小
さい場合のセンサ出力を示し、同図中破線は、入力トル
クＴが上昇した際のセンサ出力を表している。

【００６５】従って、第１〜第３の領域３ａ〜３ｃを形
成する位置と出力軸２の回転角とを適当に対応させ、例
えば図１１に示すように回転角０°（３６０°）付近に
第２の領域、回転角１８０°付近に第３の領域を形成す
ることとすれば、出力軸２の回転角を約１８０°単位で
検知することが可能となる。

【００６６】尚、磁歪膜３上に形成する領域の数は、３
つに限定するものでははく、より細かく回転角を検出す
る必要がある場合には、上記した第１〜第３の領域３ａ
〜３ｃに更に新たな領域を加設してもよい。

【００６７】この場合、従来内燃機関の回転を検出し、
または各気筒の状態を検出すべく設けられていたクラン
ク角センサ、回転数センサ等を、このトルクセンサ３１
によって代用することができる。

【００６８】ところで、内燃機関は、いずれかの気筒で
圧縮工程が行われている状態で停止することが知られて
いる。このため、例えば４気筒内燃機関において♯１，
♯４気筒のピストンが下死点から上死点へ向けて移動す
る途中の特定クランク角に合わせて第２の領域３ｂを、
また、♯２，♯３気筒のピストンが下死点から上死点へ
向けて移動する途中の特定クランク角に合わせて第３の
領域３ｃ形成することとすれば、トルクセンサ３１の出
力に基づいて如何なる状態で内燃機関が停止しているか
を検知することが可能である。

【００６９】この場合、内燃機関を再始動させるに際し
て、停止中に各気筒の状態を検知することが可能であ
り、従来一般に行われていた全気筒への見込み噴射、ま
たは気筒判別が終了するまでの燃料カットを実行するこ
となく、適切な気筒にのみ燃料供給を行うことも可能と
なるという特長も備えている。

【００７０】

【００７１】

【００７２】

【００７３】

【発明の効果】上述の如く請求項１記載の発明によれ
ば、トルクセンサの出力特性が、磁歪膜上に形成された
第１の領域及び第２の領域のそれぞれの出力特性を合わ
せ考慮した上で設定される。そして、設定されたトルク
−出力特性を表す直線の傾きは、出力軸の残留応力の有
無にかかわらず、また磁歪膜の残留磁化の有無にかかわ
らず一定である。

【００７４】従って、本発明に係るトルクセンサの校正
方法は、残留応力や残留磁化に影響を受けることなく、
常時適切な校正精度を維持できるという特長を有してい
る。

【００７５】更に、請求項２記載の発明は、上記した請
求項１及び２記載の発明の実施に適していると共に、内
燃機関の停止位置をも検出し得るクランク角センサとし
て、または気筒判別センサや回転数センサとしても用い
ることができ、内燃機関の部品点数低減及び始動性向上
等を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトルクセンサの校正方法の原理図
である。

【図２】本発明の一実施例であるトルクセンサの校正方
法の実施に適したトルクセンサの構成及び動作を説明す
るための図である。

【図３】トルクセンサの磁歪膜を成膜する装置の概略図
である。

【図４】トルクセンサの磁歪膜の成膜方法を説明するた
めの図である。

【図５】本実施例の校正方法により設定したトルクセン
サのトルク−出力特性を表す直線を示すグラフである。

【図６】本発明の他の実施例であるトルクセンサの構成
方法の実施に適したトルクセンサの構成を説明するため
の図である。

【図７】本実施例のトルクセンサの磁歪膜の成膜方法を
説明するための図である。

【図８】本実施例により設定したトルクセンサのトルク
−出力特性を表す直線を示すグラフである。

【図９】本発明に係るトルクセンサの構成を表す正面断
面図である。

【図１０】本実施例により設定したトルクセンサのトル
ク−出力特性を表す直線である。

【図１１】本実施例のトルクセンサのセンサ出力を表す
図である。

【符号の説明】

Ａ１，Ｂ１ 第１の処理 Ａ２，Ｂ２ 第２の処理 Ａ３，Ｂ３ 第３の処理 Ｂ４ 第４の処理 Ｂ５ 第５の処理 １，２１，３１ トルクセンサ ２ 出力軸 ３ 磁歪膜 ３ａ 第１の領域 ３ｂ 第２の領域 ３ｃ 第３の領域 ４ 磁気ヘッド １３ａ 回転モータ １３ｂ 負荷モータ １３ｃ トルク検出軸

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の出力トルクを検出すべく該内
   燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪式ト
   ルクセンサの出力特性を校正するトルクセンサの校正方
   法であって、 前記磁歪膜の一部を、前記内燃機関の出力軸に既知のト
   ルクＴ ₁ を加えた状態で形成して、前記出力軸にトルク
   Ｔ ₁ が加わった場合に出力が０となる第１の領域を設け
   る第１の処理と、 前記磁歪膜の他の一部を、前記内燃機関の出力軸に既知
   のトルクＴ ₂ を加えた状態で形成して、前記出力軸にト
   ルクＴ ₂ が加わった場合に出力が０となる第２の領域を
   設ける第２の処理と、 前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
   ０である場合の前記第１の領域における前記トルクセン
   サの出力Ｖ ₁ を測定する第３の処理と、 前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
   ０である場合の前記第２の領域における前記トルクセン
   サの出力Ｖ ₂ を測定する第４の処理と、 前記第１及び第２の処理において用いた既知のトルクＴ
   ₁ ，Ｔ ₂ と、前記第３及び第４の処理において測定した
   出力Ｖ ₁ ，Ｖ ₂ とに基づいて、 Ｖ＝Ｖi ＋（｜Ｖ ₂ −Ｖ ₁ ｜／｜Ｔ ₂ −Ｔ ₁ ｜）＊Ｔ なる直線を、前記トルクセンサの第ｉの領域におけるト
   ルク−出力特性とする第５の処理とを実行してなること
   を特徴とするトルクセンサの校正方法。
2. 【請求項２】 内燃機関の出力トルクを検出すべく該内
   燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪式ト
   ルクセンサであって、 前記出力軸の特定回転角位置に対応して、該出力軸に異
   なる既知トルクを加えた状態で形成した複数の磁歪膜を
   設けたことを特徴とするトルクセンサ。