JP3691362B2 - 歪検出器およびトルク検出器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は歪検出器およびトルク検出器に関し、特に検出性能の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
歪検出器は、内燃機関等の回転駆動装置のトルクを検出するトルク検出器等に適用され、回転体の捩じれから回転体を伝達するトルクを検出するものが知られている。検出されたトルクは、自動車では内燃機関について回転数とともにトルクを検出して点火時期の制御や変速ギアの制御にフィードバックし燃費の低減や排気ガスの低減、または運動性能の向上を図っている。
【０００３】
特開昭６２−５５５３３号公報には、非接触の検出が可能な磁歪式のトルク検出器が記載されている。これは、クランクシャフトのようなトルクを伝達する回転体には伝達トルクに応じた歪みが生じることに着目し、回転体を磁歪材料で構成するとともに上記歪みに応じた磁歪量を回転体に対して近接配置された磁歪検出手段により検出するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６２−５５５３３号公報の技術は基本的な検出原理を開示するものではあるが、検出精度の点で必ずしも実用的とはいえない。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたもので、簡単な構成で検出精度のよい歪検出器およびトルク検出器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明では、トルクを伝達する軸状の回転体の外周に磁歪材料で構成された筒状の磁歪部材を嵌着する。前記磁歪部材を有底の円筒状として前記回転体の端部外周に嵌着し、前記磁歪部材の閉鎖端部である底壁を前記回転体の端面に圧接固定する固定部、開放端部を前記回転体の外周に圧接固定する固定部とするとともに、これら固定部で挟まれた部分を、前記回転体に対して非固定の非固定部とする。該非固定部のうち、一方または両方の前記固定部に連なる端部を、前記非固定部の他の部分よりも厚肉に形成する。
前記非固定部の前記他の部分をトルク印加で相対的に大きな捩じれが発生するトルク感受部とし、前記非固定部の厚肉に形成した前記端部を相対的に小さな捩じれが発生するトルク不感部とする。
前記磁歪検出手段には、前記トルク感受部の磁歪を検出するトルク感受部検出手段と、前記トルク不感部の磁歪を検出するトルク不感部検出手段とを具備する構成とする。
かつ、前記トルク感受部検出手段の出力信号を、前記トルク不感部検出手段の出力信号により相殺補正する補正手段を具備せしめる。
【０００７】
上記回転体へのトルク印加により、上記磁歪部材には回転体と同様に捩じれが生じる。回転体に対して非固定である磁歪部材の非固定部は、回転体との摩擦等の影響による異常変形が低減されて回転体の捩じれに応じた均等な捩じれ変形が生じる。この捩じれに応じた磁歪が磁歪検出手段により検出されて磁歪量から回転体の歪み（捩じれ）が検出される。
【０００８】
トルク感受部検出手段の出力と、トルク不感部検出手段の出力には、いずれも、磁歪部材の初期変形に基因する成分や、回転体の偏心等に基因して磁歪部材と磁歪検出手段のエアギャップが回転角度に依存することに基因する変動成分、さらに、これらの環境温度による変動が含まれるが、これらの検出誤差成分の、トルクに応じた捩じれ量に対する割合は、非固定部のうちで捩じれが薄肉の前記他の部分に集中することで相対的に大きな捩じれを発生するトルク感受部の磁歪を検出するトルク感受部検出手段の方が、トルク不感部の磁歪を検出するトルク不感部検出手段よりも小さい。したがって、前記検出誤差成分が補正手段による相殺補正で抑えられ、検出精度の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明では、軸体の外周に磁歪材料で構成された筒状の磁歪部材を嵌着する。前記磁歪部材を有底の円筒状として前記回転体の端部外周に嵌着し、前記磁歪部材の閉鎖端部である底壁を前記回転体の端面に圧接固定する固定部、開放端部を前記回転体の外周に圧接固定する固定部とするとともに、これら固定部で挟まれた部分を、前記軸体に対して非固定の非固定部とする。該非固定部のうち、前記磁歪部材の軸方向の中央部を、前記非固定部の他の部分よりも厚肉に形成する。
前記回転体に対して非固定の非固定部とし、
前記磁歪検出手段は、Ｕ字状のコアにコイルを巻回し該コイルから検出信号を出力する構成とする。
かつ、前記磁歪検出手段は、前記コアの一方の磁極が前記中央部を挟む一方の位置で前記磁歪部材と近接対向し、前記コアの他方の磁極が前記中央部を挟む他方の位置で前記磁歪部材と近接対向するように配置する。
【００１５】
軸体へのトルク印加等により、磁歪部材の非固定部には、軸体のうち、磁歪部材の一方の固定部と圧接する一方の圧接部から他方の固定部と圧接する他方の圧接部に到る範囲の歪みと同量の歪みが生じる。この歪みに応じた磁歪が磁歪検出手段により検出されて磁歪量から軸体の歪みが検出される。
【００１６】
そして、非固定部の中央部を厚肉として中央部の歪み量を小さくすることで、その分、磁歪検出手段のコアが近接する前記位置において磁歪部材が大きく歪むので、前記コアを貫通する大きな磁束変化を得ることができる。しかして、高精度に検出することができる。
【００１７】
また、軸体に対して非固定である磁歪部材の非固定部は、軸体との摩擦等の影響による異常変形が低減されて軸体の捩じれに応じた均等な歪み変形が生じる。
【００１８】
請求項３記載の発明では、請求項２の発明の構成において、前記非固定部のうち、一方または両方の前記固定部に連なる端部を、前記非固定部の前記中央部を挟む両方の位置よりも厚肉に形成する。
【００１９】
磁歪検出手段のコアが近接する前記位置において磁歪部材がより大きく歪むので、さらに高い検出精度を得ることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明では、トルク検出器を、請求項１ないし３記載の歪検出器を具備し、該歪検出器により検出される歪みに基づいて前記回転体または回転する前記軸体に伝達されるトルクを検出する構成とする。
【００２７】
高い検出精度で歪み（捩じれ）を検出することができるので、捩じれを発生せしめるトルクを高精度に検出することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に本発明の第１実施形態になるトルク検出器の構成を示す。トルク検出器はエンジンから出力されるトルクの検出用にエンジンに付設されたもので、トルクは、エンジンからの各気筒で発生する爆発力により回転体たるクランクシャフト８１を回転せしめることで発生する。エンジンブロック８０から突出するクランクシャフト８１の端部には、クランクシャフト８１の回転を安定化するフライホイール８２が周方向の６か所の等間隔位置にてボルト８３締めにより結合されている。
【００２９】
トルク検出器１は、クランクシャフト８１に取り付けられた磁歪部材たる検出リング２と、磁歪検出手段たるトルクセンサ３と、トルクセンサ３の検出信号に基づいてトルク値を得るセンサ信号処理回路４とを備えている。
【００３０】
図２（Ａ）に検出リング単体の縦断面を示し、図２（Ｂ）に図２（Ａ）におけるＸ矢視を示している。検出リング２は磁歪材料を有底の円筒状に成形したもので、フライホイール８２を取り付ける前に、クランクシャフト８１の端部に嵌着される。
【００３１】
検出リング２の底壁２１は厚肉の環状に形成され、フライホイール８２の中央に形成した取付け孔８２１とともに、クランクシャフト８１の端面中央に形成された環状凸部８１１と係合するようになっている。底壁２１には、フライホイール８２をクランクシャフト８１と結合せしめるためのボルト８３よりもやや大径の孔２０１がボルト８３挿通位置に形成してある。底壁２１にはまた、２か所に、後述する検出リング２取り外し用のねじ孔２０２が形成してある。
【００３２】
検出リング２は、フライホイール８２とともに上記ボルト８３により共締めされて検出リング２の端部である底壁２１においてクランクシャフト８１の端面に圧接固定してある。
【００３３】
一方、検出リング２の開放端側の端部２２は内径がクランクシャフト８１と所定の締め代を有するように設定され、検出リング２が端部２２でクランクシャフト８１に圧接固定される。
【００３４】
検出リング２は前記のごとく両端部２１，２２においてクランクシャフト８１の外周に圧接固定されているが、底壁２１（以下、適宜、固定部２１という）と端部２２（以下、適宜、固定部２２という）とで挟まれたその他の部分２３は非固定であり、この非固定部２３はクランクシャフト８１と非接触で、クランクシャフト８１から自由である。
【００３５】
非固定部２３は、前記固定部２１，２２に連なる端部２３２，２３３よりもその他の部分２３１が薄肉としてある。非固定部２３には、クランクシャフト８１がトルク印加により捩じれた場合、クランクシャフト８１の検出リング２との一方の圧接部から他方の圧接部に到る範囲の捩じれと同量の変形をするが、その変形が薄肉で変形しやすい部分２３１に集中するようになっている（以下、部分２３１をトルク感受部２３１と、前記端部２３２をトルク不感部２３２という）。
【００３６】
検出リング２のクランクシャフト８１への嵌着は、検出リング２の底壁２１がクランクシャフト８１の端面と当接するまで検出リング２をクランクシャフト８１に沿って図１中左方向へ端部２１とクランクシャフト８１の圧接状態を保ちながら、前記締め代で決まる所定の圧入荷重にて送っていくことで行われる。
【００３７】
トルクセンサ３は、図１（Ｂ）に示すように、第１、第２のセンサ回路３１，３２を図略のケーシングに格納したもので、センサ回路３１，３２はそれぞれ励磁部３１２，３２２と出力部３１１，３２１とからなる。両励磁部３１２，３２２は、Ｕ字状のコア（以下、適宜、励磁コアという）３１２１，３２２１にコイル（以下、適宜、励磁コイルという）３１２２，３２２２を巻装してなる同じ構成のものである。励磁コア３１２１，３２２１は高透磁材料の電磁鋼帯やパーマロイをＵ字形の板状に成形して積層してものである。また、両出力部３１１，３２１は同じ構成のもので、励磁コア３１２１，３２２１よりも一回り小型のＵ字状のコア（以下、適宜、出力コアという）３１１１，３２１１にコイル（以下、適宜、出力コイルという）３１１２，３２１２を巻装してなる。出力コア３１１１，３２１１も高透磁材料の電磁鋼帯やパーマロイをＵ字形の板状に成形して積層したものである。出力部３１１，３２１はそれぞれ対応する励磁部３１２，３２２のコア３１２１，３２２１の内側に配置される。
【００３８】
励磁部３１２，３２２、出力部３１１，３２１は、コア３１２１，３２２１，３１１１，３２１１の磁極が検出リング２と近接対向するように、かつ励磁コア３１２１，３２２１がクランクシャフト８１と平行で出力コア３１１１，３２１１が直交するように取り付けられる。第１のセンサ回路３１の励磁コア３１２１、出力コア３１１１はその同方向を向いた磁極面が検出リング２のトルク感受部２３１と近接対向するように配置されて、それぞれトルク感受部２３１を含む磁気回路を形成している。一方、第２のセンサ回路３２の励磁コア３２２１、出力コア３２１１はその同方向を向いた磁極面が検出リング２のトルク不感部２３２と近接対向するように配置されて、それぞれトルク不感部２３２を含む磁気回路を形成している。
【００３９】
トルクセンサ３と検出リング非固定部２３との距離は近い方が出力感度が大きくなる点では望ましいが、あまり近づけすぎると検出波形が歪むこと、また組付け精度やクランクシャフト８１の軸振れ等を考慮して設定するのがよい。
【００４０】
図３にトルクセンサ３およびセンサ信号処理回路４の構成を示す。センサ信号処理回路４は、１０ｋ〜１００ｋＨｚの正弦波を発生する発振器４１とその発振信号を増幅する交流増幅器４２とを有し、励磁コイル３１２２，３２２２を交流駆動する。これにより、トルクセンサ３の出力コイル３１１２，３２１２に微弱な電圧が発生する。発生した出力電圧はそれぞれ増幅器４３１，４３２で増幅された後、検波器４４１，４４２で包絡線検波がなされる。検波器出力のうち、第２センサ回路３２の出力コイル３２１２の検波出力はゲイン補正器４５で所定倍（以下、適宜、ｋ倍という）に増幅される。
【００４１】
第１のセンサ回路３１の出力コイル（以下、適宜、検出用コイルという）３１１２の検波出力と、ゲイン補正された第２のセンサ回路３２の出力コイル（以下、適宜、補正用コイルという）３２１２の検波出力とは減算器４６に入力し、両検波出力の差分出力がトルクに対応した検出信号として得られる。トルク検出信号は図示しないＥＣＵに入力し、制御に供される。
【００４２】
本トルク検出器１の作動を説明する。エンジン８のクランクシャフト８１が回転しトルク変動が生じると、クランクシャフト８１にはその軸方向に対して±４５°方向にトルク変動の大きさに応じた捩じれトルクが加わり剪断歪みを生じる。一方、検出リング２では、非固定部２３に、クランクシャフト８１の検出リング２との一方の圧接部から他方の圧接部に到る範囲の捩じれと同量の歪みが生じ、この歪みに応じた磁歪がトルクセンサ３により検出される。
【００４３】
トルクセンサ３の第１のセンサ回路３１では励磁コア３１２１、出力コア３１１１がトルクによる歪みが発生する検出リング２のトルク感受部２３１と磁気回路を形成し、前記のごとく捩じれトルクは４５°の方向に発生するから、出力コイル３１１２にはトルクに応じた出力変化が現れる。一方、トルクセンサ３の第２のセンサ回路３２では励磁コア３２２１、出力コア３２１１が、トルクによる歪みがトルク感受部２３１よりも小さい検出リング２のトルク不感部２３２と磁気回路を形成しているから、出力コイル３２１２にはトルクに応じた出力変化は殆ど現れない。
【００４４】
図４はトルク検出用コイル３１１２の検波後の出力Ａおよび補正用コイル３２１２の検波後の出力Ｂを示すもので、トルクが印加されると、トルク検出用コイル３１１２では、信号値がトルク非印加時の信号値からトルクの分、大きく変化するのに対し、補正用コイル３２１２では印加前後で信号値は殆ど変化しない。しかし、補正用コイル３２１２でも信号値が検出リング２の取り付け時の不均一等に基因してクランクシャフト８１の回転角度位置によって検出リング２と出力コア３２１１のエアギャップ等が変化して周期的に変動する。また、信号値は、雰囲気温度の変動等でも変動する。このトルク印加とは無関係の信号値変化はトルク検出用コイル３１１２でも同様に現れ、トルク検出用コイル３１１２の検波出力Ａのオフセット変動をもたらす。
【００４５】
ここで、両センサ回路３１，３２は磁気回路の一部が一方はトルク感受部２３１で他方はトルク不感部２３２と異なるから、補正用コイル３２１２の検波出力Ｂをゲイン補正器でｋ倍することで、トルク検出用コイル３１１２の検波出力Ａおよび補正用コイル３２１２の検波出力Ｂのレベル合わせを行うことができる。しかして減算器４６により前記トルク印加とは無関係の信号値変化が相殺され、減算器４６の出力（Ａ−ｋＢ）は、図５に示すように、エンジントルクを高精度に反映した信号となる。なお、ｋの値は予め検出リングの形状等に基づいて実験等により設定しておく。
【００４６】
センサ信号処理回路４のセンサ出力は、ＥＣＵにおいて、エンジンの各気筒ごとの爆発変動の状況等、例えば失火の有無を判断しエンジン８の制御等にフィードバックする。
【００４７】
本トルク検出器１では、検出リング２は機械的強度の要求されるクランクシャフト８１とは別体なので、検出リング２に用いられる磁歪材料は、高感度のニッケルコバルト合金、鉄アルミニウム合金、電磁ステンレススティールのような磁歪定数の大きな金属を使用することができる。
【００４８】
また、検出リング２は、非固定部２３が、クランクシャフト８１に対して非固定であるから、クランクシャフト８１との摩擦等の影響による変形異常が低減されてクランクシャフト８１の捩じれに応じた均等な捩じれ変形が生じる。しかして、さらに高い検出精度を得ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
図６に本発明の第２の実施形態の構成を示す。第１実施形態において、検出リングとトルクセンサを別の構成に代えたもので、図中、第１実施形態と同じ番号を付した部分は第１実施形態と実質的に同じ作動をするので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。検出リング２Ａは実質的に第１実施形態の検出リングと同じ構造を有し、クランクシャフト８１と非接触の非固定部２４が固定部２１，２２に連なる端部２４２，２４３が厚肉でトルク不感部２４２，２４３としてあり、非固定部２４の他の部分２４１が薄肉でトルク感受部２４１としてある。
【００５０】
トルクセンサ３Ａは、励磁部３３２が第１、第２のセンサ回路３３，３４で共通であり、この共通の励磁コア３３２１の内側に出力部３１１，３２１が配置される。第１のセンサ回路３３の出力コア３１１１の磁極は検出リング２Ａの薄肉のトルク感受部２４１と近接対向し、第２のセンサ回路３４の出力コア３２１１の磁極は検出リング２Ａの厚肉のトルク不感部２４２と近接対向している。励磁部３３２がひとつで済むのでトルクセンサの構成が簡単になり、装置の小型化と低コスト化が可能である。
【００５１】
（第３実施形態）
図７に本発明の第３の実施形態の構成を示す。第１実施形態において、検出リング、トルクセンサを別の構成に代えたもので、図中、第１実施形態と同じ番号を付した部分は第１実施形態と実質的に同じ作動をするので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。検出リング２Ｂは実質的に第１実施形態の検出リングと同じ構造を有し、クランクシャフト８１と非接触の非固定部２５が固定部２１，２２に連なる端部２５２，２５３が厚肉でトルク不感部２５２，２５３としてあり、非固定部２５の他の部分２５１が薄肉でトルク感受部２５１としてある。
【００５２】
トルクセンサ３Ｂの、第１のセンサ回路３５の出力部３５１は、出力コイル３５１２を巻回した出力コア３５１１の磁極が検出リング２Ｂの軸方向に配置され、トルク感受部２５１と近接対向している。第２のセンサ回路３６の出力部３６１は、出力コイル３６１２を巻回した出力コア３６１１の磁極が検出リング２Ｂの軸方向に配置され、トルク不感部２５２と近接対向している。
【００５３】
励磁部３５２は第２実施形態と同様に第１、第２のセンサ回路３５，３６で共通であり、両出力部３５１，３６１の間に励磁コア３５２１が出力コア３５１１，３６１１に対して直交配置され、励磁コア３５２１に励磁コイル３５２２を巻回してなる。かかる構成でも構成が簡単になり、トルクセンサの小型化と低コスト化が可能である。
【００５４】
（第４実施形態）
図８、図９に本発明の第４の実施形態の構成を示す。第１実施形態において、検出リング、トルクセンサおよび信号処理回路を別の構成に代えたもので、図中、第１実施形態と同じ番号を付した部分は第１実施形態と実質的に同じ作動をするので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。検出リング２Ｃはクランクシャフト８１と非接触の非固定部２６が固定部２１，２２に連なる端部２６２，２６３が厚肉としてある。非固定部２６の他の部分２６１は、軸方向の中央部２６１１が、内周面に環状の凸部が形成されて厚肉に形成されている（以下、非固定部２６の他の部分２６１の中央部２６１１を厚肉部２６１１と、厚肉部２６１１の両側部分２６１２，２６１３を薄肉部２６１２，２６１３という）。
【００５５】
トルクセンサ３Ｃは、出力コア３０１１に出力コイル３０１２を巻回してなる出力部３０１と、励磁コア３０２１に励磁コイル３０２２を巻回してなる励磁部３０２とからなり、出力コア３０１１の２つの磁極が薄肉部２６１２，２６１３と１対１に近接対向し、励磁コア３０２１は出力コア３０１１に対し直交配置されている。
【００５６】
信号処理回路４Ａは、発振器４１および交流増幅器４２とにより励磁コイル３０２２を交流駆動する。トルクセンサ３Ｃの出力コイル３０１２からの検出信号は増幅器４３で増幅された後、検波器４４で包絡線検波がなされ、トルク信号として出力される。
【００５７】
検出リング２Ｃは、その厚肉部２６１１および薄肉部２６１２，２６１３が出力コア３０１１と磁気回路を形成する。クランクシャフト８１を伝達するトルクによるクランクシャフト８１の捩じれに対し、検出リング２Ｃの捩じれは厚肉部２６１１では殆ど生じずに薄肉部２６１２，２６１３に集中する。したがって、軸線方向の単位長さ当たりの大きな捩じれ量が得られ、前記磁気回路における磁束変化は大きなものとなる。しかして、高い検出感度を得ることができる。なお、非固定部２６１のうち、固定部２６２，２６３に連なる端部は、要求される検出感度等によっては薄肉部２６１２と同等の厚さとすることもできる。
【００５８】
なお、本実施形態の特徴部分は、第１、第２のセンサ回路を備えた第３実施形態の構成に適用でき、検出リング２Ｂ（図７）の、第１のセンサ回路３５の出力コア３５１１の磁極と近接対向する２ヶ所を薄肉にし、この２ヶ所で挟まれた部分を厚肉とすればよい。
【００５９】
（第５実施形態）
図１０、図１１、図１２、図１３に本発明の第５の実施形態の構成を示す。第１実施形態において、検出リング、トルクセンサおよび信号処理回路を別の構成に代えたもので、図中、第１実施形態と同じ番号を付した部分は第１実施形態と実質的に同じ作動をするので、第１実施形態との相違点を中心に説明する。図示しないクランクシャフト８１（図１参照）に嵌着される検出リング２Ｄは、固定部２１，２２ではさまれた非固定部２７がクランクシャフト８１と非接触で自由である。
【００６０】
非固定部２７には、その外周面に多数の凹部である細長の溝２７１，２７２が検出リング２Ｄの周方向に略等間隔で全周にわたり形成してある。溝２７１，２７２は放電加工等により形成し得る。溝２７１，２７２は長さ方向を軸方向および周方向に対して４５°に傾斜せしめてある。
【００６１】
検出リング２Ｄの周方向に形成された多数の溝２７１，２７２は、軸方向の２ヶ所に形成される。ここで、図中、左側の溝２７１と右側の溝２７２とは、その長さ方向が軸方向に対して逆方向に傾斜せしめてある。
【００６２】
また、磁歪検出手段であるトルクセンサ５は、検出リング２Ｄの外周に筒状のコイルボビンが検出リング２Ｄからギャップをおいて配設され、軸方向の２箇所にコイル５１，５２がそれぞれ巻回してある。第１のコイル５１は第１の溝２７１形成位置に配置され、第２のコイル５２は第２の溝２７２形成位置に配置されている。
【００６３】
信号処理回路６は、図１３に示すように、第１、第２のコイル５１，５２と、２つの抵抗器６２１，６２２でブリッジ回路６ａが形成され、両コイル５１，５２の接続端子と両抵抗器６２１，６２２の接続端子から交流発生部６１が交流電圧を印加する。交流発生部６１は第１実施形態の発振器と増幅器とからなる構成が用いられ得る。コイル５１，５２と抵抗器６２１，６２２を接続する接続端子間の出力電圧は、検波器６３により包絡線検波されてトルク信号として出力される。
【００６４】
本トルク検出器の作動を説明する。交流発生部６１からの電圧印加により、コイル５１，５２に検出リング２Ｄを貫通する磁束が発生する。この磁束は、前記溝２７１，２７２の側縁に沿って透磁率の不連続面が形成されることから、溝２７１，２７２の長さ方向を向く。一方、前記各実施形態と同様に、検出リング２Ｄは、クランクシャフト８１に伝達されるトルクによる捩じれで前記４５°の方向に剪断歪みが生じる。これによりトルクの大きさに応じて、高感度に磁束の変化が生じる。ここで、溝２７１と溝２７２とで、長さ方向の軸線方向に対する傾斜が逆方向にしてあるから、一方の溝２７１（２７２）では長さ方向と剪断歪みの方向とが平行で他方の溝２７２（２７１）では直交する。
【００６５】
このため、第１のコイル５１と第２のコイル５２とで磁束の増減が逆に現れ、これは、前記ブリッジ回路６ａにおいて両コイル５１，５２のインダンクタンスＬ1 ，Ｌ2 が大きくアンバランスすることを意味する。ブリッジ回路６ａの前記出力電圧は、その振幅が両コイル５１，５２のインダンクタンスＬ1 ，Ｌ2 のアンバランスの大きさに依存するから、高感度でトルク信号を得ることができる。
【００６６】
なお、トルク信号のオフセット調整は、図例のごとく抵抗器６２１，６２２を可変抵抗器で構成しておき、抵抗値Ｒ１，Ｒ２の調整で行い得る。
【００６７】
なお、本実施形態では高感度を得るべく出力変化が逆方向に現れる２つのコイルを備えているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、単一のコイルでそのインダクタンス変化が検出し得る構成であればよい。
【００６８】
また、溝２７１，２７２の深さは、深い方が検出感度が高くなるが、検出リング２Ｄの強度が低下するので強度を考慮する必要がある。コイル５１，５２による磁場は交流であり、検出リング２Ｄに表皮効果を生じるので、表皮効果による磁束の形成深さ以上であればよい。
【００６９】
（第６実施形態）
図１４、図１５、図１６に本発明の第６の実施形態の構成を示す。第５実施形態において、トルクセンサおよび信号処理回路を別の構成に代えたもので、図中、第５実施形態と同じ番号を付した部分は第１実施形態と実質的に同じ作動をするので、第５実施形態との相違点を中心に説明する。図示しないクランクシャフト８１（図１参照）に嵌着される検出リング２Ｅは、固定部２８，２９ではさまれた非固定部２７がクランクシャフト８１と非接触で自由である。トルクセンサ５Ａは検出リング２Ｅを略カバーする長さのコイルボビン５００が検出リング２Ｅとギャップをおいて配設されている。コイルボビン５００には、溝２７１，２７２形成位置で第１、第２の検出用のコイル５１，５２が巻回されてトルク感受部検出手段である第１のセンサ回路５Ａａを構成し、検出リング２Ｅの固定部２８，２９位置で第１、第２の補正用のコイル５３，５４が巻回されてトルク不感部検出手段である第２のセンサ回路５Ａｂを構成している。
【００７０】
信号処理回路６Ｂは、図１６に示すように、検出用のコイル５１，５２、抵抗器６２１，６２２により検出用のブリッジ回路６ａを形成し、補正用のコイル５３，５４、抵抗器６２３，６２４により補正用のブリッジ回路６ｂを形成しており、それぞれ、出力電圧が検波器６３１，６３２に入力している。そして補正用のブリッジ回路６ｂの検波出力はゲイン補正器６４でｋ倍されて減算器６５に入力し、減算器６５からトルク信号が出力される。
【００７１】
第１のセンサ回路５Ａａと第２のセンサ回路５Ａｂとでは、コイル５１〜５４が近接する検出リング２Ｅの外周面に溝２７１，２７２があるか否かで相違する。検出用のコイル５１，５２は溝２７１，２７２の作用で前記のごとくクランクシャフト８１の捩じれに応じて大きな出力が得られるのに対し、補正用のコイル５３，５４では、検出用のコイル５１，５２と共通に現れる、検出リング２Ｅの初期変形や環境温度変動に基因する出力しか得られない。このように、検出用のブリッジ回路６ａの方が補正用のブリッジ回路６ｂよりも大きなトルク感受性を示すので、検出用のブリッジ回路６ａの出力が環境温度の変動等でオフセットがずれても、このオフセットは補正用のブリッジ回路６ｂの出力により相殺補正され、高い検出精度を得ることができる。
【００７２】
なお、上記各実施形態はエンジンのクランクシャフトを伝達するトルクの検出用として説明したが、本発明の適用範囲は本実施形態に限定されるものではなく、軸状の回転体を伝達するトルクの検出用として広く適用することができる。
【００７３】
また、上記各実施形態はクランクシャフトの歪みからトルク検出を行うものであり、したがって、軸体の歪みの検出用に適用することができる。特に第４実施形態の構成は、捩じれだけではなく、軸方向の圧縮／膨張歪みについても検出が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態になるトルク検出器を搭載した車両の動力伝達系の要部断面図であり、（Ｂ）は前記トルク検出器の要部断面図である。
【図２】（Ａ）は上記トルク検出器の検出リングの断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＸ矢視図である。
【図３】上記トルク検出器のトルクセンサとその信号処理回路の構成図である。
【図４】上記トルク検出器の作動を説明する第１のグラフである。
【図５】上記トルク検出器の作動を説明する第２のグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態になるトルク検出器の要部断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態になるトルク検出器の要部断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態になるトルク検出器の要部断面図である。
【図９】前記トルク検出器の電気回路の構成図である。
【図１０】本発明の第５実施形態になるトルク検出器の要部断面図である。
【図１１】前記トルク検出器の検出リングの斜視図である。
【図１２】（Ａ）は図１２の一部拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＸＩＩＢ−ＸＩＩＢ線に沿う断面図である。
【図１３】前記トルク検出器の電気回路の構成図である。
【図１４】本発明の第６実施形態になるトルク検出器の要部断面図である。
【図１５】前記トルク検出器の検出リングの斜視図である。
【図１６】前記トルク検出器の電気回路の構成図である。
【符号の説明】
１ トルク検出器
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ 検出リング（磁歪部材）
２１，２２，２８，２９ 固定部
２３，２４，２５，２６，２７ 非固定部
２３１，２４１，２５１，２７ トルク感受部
２３２，２４２，２５２，２８ トルク不感部
２６１１ 厚肉部（中央部）
２６２，２６３ 端部
２７１，２７２ 溝（凹部）
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，５，５Ａ トルクセンサ（磁歪検出手段）
３０１１ コア
３０１２ コイル
３１，３３，３５，５Ａａ 第１のセンサ回路（トルク感受部検出手段）
３２，３４，３６，５Ａｂ 第２のセンサ回路（トルク不感部検出手段）
５１，５２，５３，５４ コイル
４，６Ａ，６Ｂ センサ信号処理回路
４６，６５ 減算器（補正手段）
８０ エンジンブロック
８１ クランクシャフト（回転体、軸体）

Claims (4)

1. トルクを伝達する軸状の回転体の外周に磁歪材料で構成された筒状の磁歪部材を嵌着し、該磁歪部材の捩じれに応じた磁歪量を磁歪検出手段により検出して磁歪量から前記回転体の歪みを検出する歪検出器であって、
   前記磁歪部材を有底の円筒状として前記回転体の端部外周に嵌着し、前記磁歪部材の閉鎖端部である底壁を前記回転体の端面に圧接固定する固定部、開放端部を前記回転体の外周に圧接固定する固定部とするとともに、これら固定部で挟まれた部分を、前記回転体に対して非固定の非固定部とし、
   該非固定部のうち、一方または両方の前記固定部に連なる端部を、他の部分よりも厚肉に形成して、相対的に小さな捩じれが発生するトルク不感部とし、
   前記非固定部の前記他の部分をトルク印加で相対的に大きな捩じれが発生するトルク感受部とし、
   前記磁歪検出手段には、前記トルク感受部の磁歪を検出するトルク感受部検出手段と、前記トルク不感部の磁歪を検出するトルク不感部検出手段とを具備する構成とし、
   かつ、前記トルク感受部検出手段の出力信号を、前記トルク不感部検出手段の出力信号により相殺補正する補正手段を具備せしめたことを特徴とする歪検出器。
2. 軸体の外周に磁歪材料で構成された筒状の磁歪部材を嵌着し、磁歪部材の歪みに応じた磁歪量を磁歪検出手段により検出して磁歪量から前記軸体の歪みを検出するようになした歪検出器であって、
   前記磁歪部材を有底の円筒状として前記回転体の端部外周に嵌着し、前記磁歪部材の閉鎖端部である底壁を前記回転体の端面に圧接固定する固定部、開放端部を前記回転体の外周に圧接固定する固定部とするとともに、これら固定部で挟まれた部分を、前記回転体に対して非固定の非固定部とし、
   該非固定部のうち、前記磁歪部材の軸方向の中央部を、前記非固定部の他の部分よりも厚肉に形成し、
   前記磁歪検出手段は、Ｕ字状のコアにコイルを巻回し該コイルから検出信号を出力する構成とするとともに、前記コアの一方の磁極が前記中央部を挟む一方の位置で前記磁歪部材と近接対向し、前記コアの他方の磁極が前記中央部を挟む他方の位置で前記磁歪部材と
   近接対向するように配置したことを特徴とする歪検出器。
3. 請求項２記載の歪検出器において、前記非固定部のうち、一方または両方の前記固定部に連なる端部を、前記非固定部の前記中央部を挟む両方の位置よりも厚肉に形成した歪検出器。
4. 請求項１ないし３記載の歪検出器を具備し、該歪検出器により検出される歪みに基づいて前記回転体または回転する前記軸体に伝達されるトルクを検出する構成としたトルク検出器。

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