JP7090264B2 - トルク計測装置 - Google Patents

トルク計測装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7090264B2
JP7090264B2 JP2019089285A JP2019089285A JP7090264B2 JP 7090264 B2 JP7090264 B2 JP 7090264B2 JP 2019089285 A JP2019089285 A JP 2019089285A JP 2019089285 A JP2019089285 A JP 2019089285A JP 7090264 B2 JP7090264 B2 JP 7090264B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
strain
torque
strain gauge
drive plate
load
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.)
Active
Application number
JP2019089285A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020186915A (ja
Inventor
和美 纐纈
圭 廣瀬
陽太郎 土屋
亜希子 近藤
善司 大畝
潤 福田
富明 鈴木
浩幸 三井
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.)
JATCO Ltd
Tec Gihan Corp
Original Assignee
JATCO Ltd
Tec Gihan 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 JATCO Ltd, Tec Gihan Corp filed Critical JATCO Ltd
Priority to JP2019089285A priority Critical patent/JP7090264B2/ja
Publication of JP2020186915A publication Critical patent/JP2020186915A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7090264B2 publication Critical patent/JP7090264B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Description

本発明は、ドライブプレートなどの回転体に取り付けられたゲージからトルクを計測できるようにしたトルク計測装置に関するものである。
一般に、自動車のエンジンから出力された力は、クランクシャフトからドライブプレートや、トルクコンバーター、トランスミッションを介してドライブシャフトに伝達される。
ところで、このようなエンジンから出力された力を計測する場合、ドライブシャフトにトルク計測装置を設けて計測する場合が多い。しかしながら、このようにドライブシャフトにトルク計測装置を取り付けて計測すると、ドライブプレートやトルクコンバーター、トランスミッションで機械的なロスを生じてしまうために、エンジンの出力を正確に計測することができないといった問題がある。
そこで、可能な限りエンジンに近い位置でトルクを計測できるように、ドライブプレートにトルク計測装置を取り付けてトルクを計測できるようにした方法も提案されている。
例えば、下記の特許文献には、ドライブプレートの回転方向に設けられた複数の開口部の間を起歪部とし、その起歪部の回転方向に沿った側面にひずみゲージを取り付けてトルクを計測できるようにした方法が提案されている。
特開2001―304985号公報 特開2005―084000号公報
しかしながら、このような起歪部の両側面にひずみゲージを取り付けてトルクを計測する場合、ドライブプレートがエンジンに近い位置に設けられているため、エンジンからの大きな振動が加わるばかりでなく、トルクコンバーターの内部圧力の上昇による膨張によって、ドライブプレートにスラスト方向のひずみを生じてしまう。特に、ドライブプレートはエンジンからの熱によって高温状態となるため、ひずみゲージの温度ドリフト量が大きくなる。このため、どうしてもスラスト方向に作用する荷重によって、トルクの計測に誤差を生じてしまうといった問題があった。
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、ドライブプレートなどの回転体にスラスト方向の荷重が作用した場合であっても、正確にトルクを計測できるようにしたトルク計測装置を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は上記課題を解決するために、回転体に設けられた複数の開口部の間に形成された起歪部と、当該起歪部の回転方向の前後の側面に設けられた第一ひずみゲージと、前記回転体の表裏面側に設けられた第二ひずみゲージとを備え、当該第二ひずみゲージによって検出されたスラスト方向の荷重を用いて、前記第一ひずみゲージによって検出されたトルクを補正する演算部を設けるようにしたものである。
このように構成すれば、スラスト方向に作用する荷重によって回転体にひずみを生じた場合であっても、そのスラスト荷重による補正を行って、より正確なトルクを計測することができるようになる。
また、このような発明において、第二ひずみゲージを、起歪部の表裏面側に設けるようにする。
このように構成すれば、よりスラスト方向に作用するひずみを検出しやすくなり、スラスト荷重によって生ずる誤差を補正しやすくなる。
さらに、前記第二ひずみゲージを、起歪部の前後の側面に取り付けられた第一ひずみゲージに挟まれた位置に設けるようにする。
このように構成すれば、第一ひずみゲージが設けられている場所と略同一の場所で、スラスト方向の荷重を検出して補正をすることができるようになる。
また、前記演算部によって、前記第一ひずみゲージによって検出されたトルク値と、第二ひずみゲージによって検出されたスラスト方向の荷重によって、スラスト方向の荷重も演算する。
このように構成すれば、回転体に対してどのようなスラスト方向の荷重が掛かっているのかを知ることもできるようになる。
また、このような回転体として、自動車のエンジンとトランスミッションの間に設けられるドライブプレートを用いる。
このように、ドライブプレートに適用することで、エンジンからの振動や熱などによる荷重が作用した場合であっても、よりエンジンに近い側でのトルクを正確に計測することができるようになる。
本発明によれば、回転体に設けられた複数の開口部の間に形成された起歪部と、当該起歪部の回転方向の前後の側面に設けられた第一ひずみゲージと、前記回転体の表裏面側に設けられた第二ひずみゲージとを備え、当該第二ひずみゲージによって検出されたスラスト方向の荷重を用いて、前記第一ひずみゲージによって検出されたトルクを補正する演算部を設けるようにしたので、スラスト方向に作用する荷重によって回転体にひずみを生じた場合であっても、そのスラスト荷重による補正を行って、より正確なトルクを計測することができるようになる。
本発明の一実施の形態におけるドライブプレートを示す図 同形態における起歪部近傍を示す図 同形態における送信コイルと受信コイルの配置を示す図 同形態におけるトルクとスラスト荷重の作用を示す図 同形態における機能ブロック図
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照しながら説明する。
この実施の形態におけるトルク計測装置1は、自動車のエンジン付近に設けられるドライブプレート2に作用するトルクを検出できるようにしたものであって、図1に示すように、そのドライブプレート2の同一円周上に設けられた複数の開口部25の両側面に設けられた第一ひずみゲージ4と、ドライブプレート2の表裏面側に設けられた第二ひずみゲージ5とを備え、この第一ひずみゲージ4によって算出したトルクを、第二ひずみゲージ5によるスラスト方向の荷重を用いて補正し、正確なトルクを検出できるようにしたものである。以下、本実施の形態におけるトルク計測装置1の構成について具体的に説明する。
まず、ドライブプレート2は、自動車のエンジンとトランスミッションのトルクコンバーターとの間に設けられるものであって、外周部分に外歯を有し、セルモーターによって始動時の駆動力を伝達させられるように構成されている。そして、この駆動時におけるセルモーターからの力をクランクシャフトを介してエンジンに伝達し、エンジンを駆動させるようにするとともに、エンジンを駆動させた後においては、エンジンからの力をクランクシャフトを介して伝達させ、内側連結部21に連結されたドライブプレート2にその力を伝達させるとともに、そのドライブプレート2の外側連結部23に取り付けられたトルクコンバーターに力を伝達させられるようになっている。
このドライブプレート2とクランクシャフトとは、内側連結部21を用いて連結される。この内側連結部21は、ドライブプレート2の中心側に設けられるものであって、同一円周上に複数の取付穴22を設け、その取付穴22に、図示しないボルトなどを装着して、クランクシャフトを連結させるようにしている。
一方、このドライブプレート2とトルクコンバーターとを連結する外側連結部23は、ドライブプレート2の外周に近い側に設けられるものであって、同一円周上に設けられた複数の取付穴24にボルトを取り付けてトルクコンバーターを取り付けられるようになっている。
このように構成されたドライブプレート2の内側の取付穴22と外側の取付穴24の間には、複数の開口部25が形成されている。この開口部25は、同一円周上に複数設けられるものであって、ここでは、外周側の辺と内周側の辺が円弧状となり、半径方向に沿った左右の辺が直線状となるように構成されている。そして、左右の開口部25を互いに隣接させるように設けることで、その間を起歪部3として設けるようにしている。なお、この実施の形態では、左右に隣接した開口部25を、回転軸を中心として直交する方向に合計4セット(開口部25を8箇所)設け、その開口部25の間に形成された起歪部3を直交方向に配置させることで、小さな撓みを軸対称の起歪部3によって増幅させて、検出精度を上げられるようにしている。
このように構成されたドライブプレート2において、本実施の形態では、回転方向のトルクを検出する第一ひずみゲージ4と、ドライブプレート2のスラスト方向の荷重を検出する第二ひずみゲージ5を取り付けるようにしている。
このうち、第一ひずみゲージ4は、図1や図2に示すように、起歪部3の回転方向に沿った両側壁に対向するように取り付けられる。そして、この第一ひずみゲージ4を抵抗とするブリッジ回路を形成し、入力伝達に対する出力電圧の差をトルクに換算した電気信号を取り出すようにしている。この場合、第一ひずみゲージ4のうち、起歪部3における回転方向の前面側に設けたもの同士をブリッジ回路の相対向する一方の二辺の抵抗とし、中央部の起歪部3における回転方向後面側に設けたもの同士をブリッジ回路の相対向する他方の二辺の抵抗とするようにしている。
一方、第二ひずみゲージ5は、ドライブプレート2の回転軸方向に沿った表裏面側に取り付けられる。なお、この第二ひずみゲージ5を取り付ける場合、好ましくは、起歪部3の両側面に設けられた第一ひずみゲージ4に挟まれる位置であって、ドライブプレート2の表裏面側に取り付けるようにしている。このような位置に取り付ければ、第一ひずみゲージ4にスラスト方向の荷重が作用した場合であっても、その近傍に設けられた第二ひずみゲージ5によって、その位置におけるスラスト荷重の影響を補正することができるようになる。そして、このように取り付けられた第二ひずみゲージ5によってブリッジ回路を構成し、入力伝達に対する出力電圧の差をトルクに換算した電気信号を取り出す。
この第一ひずみゲージ4や第二ひずみゲージ5に対して電力を供給する場合、この実施の形態では、電磁誘導方式によって電力が供給される。具体的には、図1や図3に示すように、ドライブプレート2側に回転軸を中心とする受電コイル62を設けておくとともに、エンジン側の壁面に送電コイル61を設けておき、交流電力を供給することによって受電コイル62側に電力を供給し、また、第一ひずみゲージ4や第二ひずみゲージ5からの出力も受信できるようにする。そして、その出力された値を演算部7(図5参照)に出力してトルクを計測するとともに、スラスト方向からの荷重による補正を行うようにしている。
演算部7でトルク演算を行う場合、トルクに対して、スラスト方向の荷重による誤差が含まれていると解釈して、次式を用いてトルクMやスラスト方向の荷重Fを算出する。
Figure 0007090264000001
なお、ここでαとβは校正によって得られる干渉補正行列の成分であって、実験などによって予め設定される値である。また、「εmz」は第一ひずみゲージ4によって検出されたトルクであり、「εfz」は第二ひずみゲージ5によって検出されたスラスト方向の荷重である。
次に、このように構成されたトルク計測装置1を用いて、ドライブプレート2に作用するトルクを計測する場合について説明する。
まず、エンジンが駆動している状態において、エンジンから出力された力はクランクシャフトに伝達され、その力が内側連結部21を介してドライブプレート2に伝達される。これにより、ドライブプレート2が回転するようになる。
このようにドライブプレート2が回転すると、そのドライブプレート2の外側連結部23に連結されたトルクコンバーターが回転するようになる。そして、このトルクコンバーターを回転させようとするトルクによりひずみが生ずる。
このようにトルクによるひずみが生ずると、起歪部3の回転方向の両側面に取り付けられた第一ひずみゲージ4がひずむようになり、ブリッジ回路によってひずみに基づく出力電圧が出力される。そして、これを増幅させることによってトルクを計測する。
一方、エンジンが駆動している状態では、エンジンからの熱がドライブシャフトに伝達され、ドライブプレート2が加熱されて、ひずみゲージの温度ドリフト量が大きくなる。また、トルクコンバーターは高速で回転しており、その内部圧力は高くなり、トルクコンバーター自身を膨張させ、ドライブプレート2をスラスト方向に押圧してしまう。そこで、このスラスト方向に作用する荷重を第二ひずみゲージ5で計測する。
ドライブプレート2がスラスト方向にひずむと、ドライブプレート2の表裏面側に取り付けた第二ひずみゲージ5が変形し、これに伴って、ブリッジ回路からその変形に伴った荷重が出力される。そして、その出力されたスラスト力を演算部7に出力する。
演算部7では、第一ひずみゲージ4のブリッジ回路によって検出されたトルク(εmz)と、第二ひずみゲージ5のブリッジ回路によって検出されたスラスト方向の荷重(εfz)を数1を用いて、最終的にスラスト荷重による補正が行われたトルクMzを演算する。また、これと同時に、スラスト方向にける荷重Fzを算出し、これを出力する。
このように上記実施の形態によれば、ドライブプレート2に設けられた複数の開口部25の間に形成された起歪部3と、当該起歪部3の回転方向の前後の側面に設けられた第一ひずみゲージ4と、前記回転体の表裏面側に設けられた第二ひずみゲージ5とを備え、当該第二ひずみゲージ5によって検出されたスラスト方向の荷重を用いて、前記第一ひずみゲージ4によって検出されたトルクを補正する演算部7を設けるようにしたので、スラスト方向に作用する荷重によってドライブプレート2にひずみを生じた場合であっても、そのスラスト荷重による補正を行って、より正確なトルクを計測することができるようになる
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されることなく種々の態様で実施することができる。
例えば、上記実施の形態では、回転体の一例として、自動車に設けられるドライブプレート2を例に挙げて説明したが、モーターなどの他の駆動手段によって回転する回転体に作用するトルクを検出する場合についても同様の構成を適用することができる。このような例としては、機械設備装置におけるスプロケットやピニオンなどに作用するトルクを検出する場合などが考えられる。
また、上記実施の形態では、起歪部3の回転方向の前後の側面に第一ひずみゲージ4を取り付けるとともに、その間の表裏面側に第二ひずみゲージ5を取り付けるようにしたが、第二ひずみゲージ5の取り付け位置については、他の離れた場所に設けるようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、数1を用いて最終的なトルクを計算するようにしたが、まず、第一ひずみゲージ4によってトルクを計算し、あらかじめ設定されたスラスト方向に対する補正値を積算あるいは加減算して最終的なトルクを計算するようにしてもよく、あるいは、他の演算方法によってスラスト荷重による補正を行うようにしてもよい。
1・・・トルク計測装置
2・・・ドライブプレート
21・・・内側連結部
22・・・取付穴
23・・・外側連結部
24・・・取付穴
25・・・開口部
3・・・起歪部
4・・・第一ひずみゲージ
5・・・第二ひずみゲージ
61・・・送電コイル
62・・・受電コイル
7・・・演算部

Claims (5)

  1. 回転体に設けられた複数の開口部の間に形成された起歪部と、
    当該起歪部の回転方向の前後の側面に設けられた第一ひずみゲージと、
    前記回転体の表裏面側に設けられた第二ひずみゲージと、を備え、
    当該第二ひずみゲージによって検出されたスラスト方向の荷重によって、前記第一ひずみゲージによって検出されたトルクを補正する演算部と、
    を備えたことを特徴とするトルク計測装置。
  2. 前記第二ひずみゲージが、起歪部の表裏面側に設けられたものである請求項1に記載のトルク計測装置。
  3. 前記第二ひずみゲージが、起歪部の前後の側面に取り付けられた第一ひずみゲージに挟まれた位置に設けられたものである請求項1に記載のトルク計測装置。
  4. 前記演算部が、前記第一ひずみゲージによって検出されたトルク値と、第二ひずみゲージによって検出されたスラスト方向の荷重によって、スラスト方向の荷重も演算するようにしたものである請求項1に記載のトルク計測装置。
  5. 前記回転体が、自動車のエンジンとトランスミッションの間に設けられるドライブプレートである請求項1に記載のトルク計測装置。
JP2019089285A 2019-05-09 2019-05-09 トルク計測装置 Active JP7090264B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019089285A JP7090264B2 (ja) 2019-05-09 2019-05-09 トルク計測装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019089285A JP7090264B2 (ja) 2019-05-09 2019-05-09 トルク計測装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020186915A JP2020186915A (ja) 2020-11-19
JP7090264B2 true JP7090264B2 (ja) 2022-06-24

Family

ID=73222414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019089285A Active JP7090264B2 (ja) 2019-05-09 2019-05-09 トルク計測装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7090264B2 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3669421B2 (ja) 2000-04-25 2005-07-06 日産自動車株式会社 トルク計測装置
JP4368353B2 (ja) 2004-02-04 2009-11-18 株式会社小野測器 トルク計
US20180024015A1 (en) 2013-10-05 2018-01-25 Bertec Limited Load Transducer System
WO2018024518A1 (de) 2016-08-01 2018-02-08 Nuton GmbH Verfahren und kraftmessplatte zur mehrachsigen erfassung einwirkender kräfte und momente

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54154263A (en) * 1978-05-26 1979-12-05 Hitachi Ltd Multi-factor detection load cell
JP2007040774A (ja) * 2005-08-02 2007-02-15 Ono Sokki Co Ltd トルク計

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3669421B2 (ja) 2000-04-25 2005-07-06 日産自動車株式会社 トルク計測装置
JP4368353B2 (ja) 2004-02-04 2009-11-18 株式会社小野測器 トルク計
US20180024015A1 (en) 2013-10-05 2018-01-25 Bertec Limited Load Transducer System
WO2018024518A1 (de) 2016-08-01 2018-02-08 Nuton GmbH Verfahren und kraftmessplatte zur mehrachsigen erfassung einwirkender kräfte und momente

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020186915A (ja) 2020-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8776616B2 (en) Multiaxial force-torque sensors
KR101604147B1 (ko) 파워 샤프트에서 전달된 토크를 측정하기 위한 장치
JP7213883B2 (ja) トルク伝達シャフトにおける力および/またはトルクを規定するための測定システムおよび方法
EP2762853A1 (en) Torsion test device
JP2009139187A (ja) トルク測定装置
JP2012521547A (ja) トルクセンサ
US20160299019A1 (en) Torque-measurement device for a turbomachine shaft
JP2001304985A (ja) トルク計測装置
KR101766032B1 (ko) 하모닉 감속기를 구비한 구동 모듈의 출력 토크 측정 시스템 및 방법
CN116685442A (zh) 机器人、用于机器人的驱动单元以及定位方法
JP2021084627A (ja) トルク・角度センサ
JP7090264B2 (ja) トルク計測装置
JP2013231646A (ja) 計測機器
JP7133763B2 (ja) 荷重センサー、および、荷重検出方法
JP6679608B2 (ja) 非接触トルク計測方法
JP2022532253A (ja) 機械システムの健全性及び性能を監視するための装置及び方法
RU2596178C2 (ru) Способ калибровки измерителя крутящего момента
JP5670857B2 (ja) 回転角速度センサ
JP5678642B2 (ja) トルクセンサ及び駆動装置
TW201017141A (en) Balance adjustment method for rotating body, rotating body, and motor provided with the rotating body
JP2018004290A (ja) スラスト荷重計測装置
JP2010066181A6 (ja) 力およびトルク検出機構
US20160377494A1 (en) Transmission for Miniature Drive Having a Torque Measuring Element
JP2010066181A (ja) 力およびトルク検出機構
CN112567220B (zh) 致动器系统,尤其用于车辆

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211118

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220603

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220603

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7090264

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150