JPH02130439A - トルク測定装置 - Google Patents
トルク測定装置Info
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- JPH02130439A JPH02130439A JP28533388A JP28533388A JPH02130439A JP H02130439 A JPH02130439 A JP H02130439A JP 28533388 A JP28533388 A JP 28533388A JP 28533388 A JP28533388 A JP 28533388A JP H02130439 A JPH02130439 A JP H02130439A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 32
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 abstract description 10
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
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- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はトルク測定装置に関し、特に農業機械、自動車
、産業機械などのトルク伝達を行う軸を有するものに利
用可能なトルク測定装置に関する。
、産業機械などのトルク伝達を行う軸を有するものに利
用可能なトルク測定装置に関する。
従来の技術
従来のこの種のトルク測定装置として、特許第１６９３
２６号明細書などに開示されるものがある。これは、第
５図に示されるように、軟磁性および磁歪性を有する軸
１の外周に、この軸１の軸心の方向と±４５度の角度を
なして互いに反対方向に傾斜する多数の溝によって構成
された磁気異方性部２゜３を形成し、各磁気異方性部２
．３の周囲（こ励磁コイル４，５および検出コイル６．
７をそれぞれ配！したものである。
２６号明細書などに開示されるものがある。これは、第
５図に示されるように、軟磁性および磁歪性を有する軸
１の外周に、この軸１の軸心の方向と±４５度の角度を
なして互いに反対方向に傾斜する多数の溝によって構成
された磁気異方性部２゜３を形成し、各磁気異方性部２
．３の周囲（こ励磁コイル４，５および検出コイル６．
７をそれぞれ配！したものである。
このような構成によれば、伝達トルクにもとづく各磁気
異方性部２，３での透磁率の変化が検出コイル６．７に
て検出される。このとき、磁気異方性部２．３は互いに
反対方向に傾斜しているため、一方の磁気異方性部に引
張力が作用すると、他方には圧縮力が作用する。このた
め、第６図に示すように、検出コイル６．７のうち一方
の検出電圧ｖ１はトルクの増加にしたがって増加し、反
対に他方のコイルの検出電圧ｖ２は減少する。そこで雨
検出電圧の差ｖ１−ｖ２をとって合成すると、第６図の
破線に示すようにトルクの変化のみを示すトルク検出電
圧が得られる。
異方性部２，３での透磁率の変化が検出コイル６．７に
て検出される。このとき、磁気異方性部２．３は互いに
反対方向に傾斜しているため、一方の磁気異方性部に引
張力が作用すると、他方には圧縮力が作用する。このた
め、第６図に示すように、検出コイル６．７のうち一方
の検出電圧ｖ１はトルクの増加にしたがって増加し、反
対に他方のコイルの検出電圧ｖ２は減少する。そこで雨
検出電圧の差ｖ１−ｖ２をとって合成すると、第６図の
破線に示すようにトルクの変化のみを示すトルク検出電
圧が得られる。
発明が解決しようとする課題
しかし、このような従来のトルク測定装置では、実際は
第６図に示すように正負側ともトルク負荷が余り大きく
ならない領域で検出電圧Ｖｌ 、 ｖ２の直線性がくず
れ、この結果破線で示されたトルク検出電圧も、正負の
トルク負荷が比較的小さな領域で直線性が悪化するとい
う問題点がある。
第６図に示すように正負側ともトルク負荷が余り大きく
ならない領域で検出電圧Ｖｌ 、 ｖ２の直線性がくず
れ、この結果破線で示されたトルク検出電圧も、正負の
トルク負荷が比較的小さな領域で直線性が悪化するとい
う問題点がある。
そこで本考案はこのような問題点を解決し、トルク検出
電圧の直線性を確保できるようにすることを目的とする
。
電圧の直線性を確保できるようにすることを目的とする
。
課題を解決するための手段
上記目的を達成するため本発明は、
トルクを伝達するための軸の表面に軸心の方向と角度を
なして、互いに反対方向に傾斜して磁気異方性を付与さ
れた一対の磁気異方性部と、各磁気異方性部の周囲に配
置されるとともに、軸にトルクが作用したときの磁気異
方性部の透磁率の変化にもとづく検出電圧の変化から、
この軸に作用するトルクを検出可能な検出コイルとを備
え、 前記一対の磁気異方性部は、少なくとも一方が、前記軸
心の方向に対し±４５度以外の角度で形成された構成と
したものである。
なして、互いに反対方向に傾斜して磁気異方性を付与さ
れた一対の磁気異方性部と、各磁気異方性部の周囲に配
置されるとともに、軸にトルクが作用したときの磁気異
方性部の透磁率の変化にもとづく検出電圧の変化から、
この軸に作用するトルクを検出可能な検出コイルとを備
え、 前記一対の磁気異方性部は、少なくとも一方が、前記軸
心の方向に対し±４５度以外の角度で形成された構成と
したものである。
作用
まず、第６図のように直線性が悪化する原因に関し、本
発明者らが行った解析結果を説明する。
発明者らが行った解析結果を説明する。
第７Ｕｊ！Ｕには、第５図と同様の軸１が示されており
、この軸１には、±４５度の角度で互いに反対方向に傾
斜する一対の磁気異方性部２．３が、溝加工などによっ
て形成されている。いま、軸端から見て時計方向のトル
クＴが作用すると、軸１には、図において右上りの方向
の引張主応力δ〒と、図において左上りの方向の圧縮主
応力δＣとが、軸１の表面部に生じる。これら引張およ
び圧縮主応力δ７．δ。は、軸心に対し±４５度の方向
であることが知られている。
、この軸１には、±４５度の角度で互いに反対方向に傾
斜する一対の磁気異方性部２．３が、溝加工などによっ
て形成されている。いま、軸端から見て時計方向のトル
クＴが作用すると、軸１には、図において右上りの方向
の引張主応力δ〒と、図において左上りの方向の圧縮主
応力δＣとが、軸１の表面部に生じる。これら引張およ
び圧縮主応力δ７．δ。は、軸心に対し±４５度の方向
であることが知られている。
軸１を形成する材料において、磁気異方性部２゜３のみ
ならずその他の部分でも、軸１にトルクが作用していな
いときには、第８図に示すようにその自発磁化の方向り
は全方位に向いており、ランダムな状態となっている。
ならずその他の部分でも、軸１にトルクが作用していな
いときには、第８図に示すようにその自発磁化の方向り
は全方位に向いており、ランダムな状態となっている。
ところで、軸１の表面に形成された磁気異方性部２．３
は、その溝の方向に自発磁化の方向が集中しやずい傾向
があり、特に第９図に示すようにその方向に引張主応力
δ〒が作用したときに、極端な集中化が生じる。この集
中化によって磁気異方性の強さが大きくなれば、低トル
ク値において磁化が飽和する。第６図のグラフの第１象
限（右上部）は、第５図の磁気異方性部２において磁気
異方性の大きさがある一定の値を超えた場合に自発磁化
の集中が極端に起こり、そのため飽和状態が生じて検出
電圧ｖ１の傾斜が徐々に緩くなっていく様子を示してい
る。第６図のグラフの第２象限（左上部）は、第１象限
の場合とは逆方向のトルクが作用することによって、磁
気異方性部３に対応した検出電圧ｖ２の直線性がくずれ
ていく様子を示している。
は、その溝の方向に自発磁化の方向が集中しやずい傾向
があり、特に第９図に示すようにその方向に引張主応力
δ〒が作用したときに、極端な集中化が生じる。この集
中化によって磁気異方性の強さが大きくなれば、低トル
ク値において磁化が飽和する。第６図のグラフの第１象
限（右上部）は、第５図の磁気異方性部２において磁気
異方性の大きさがある一定の値を超えた場合に自発磁化
の集中が極端に起こり、そのため飽和状態が生じて検出
電圧ｖ１の傾斜が徐々に緩くなっていく様子を示してい
る。第６図のグラフの第２象限（左上部）は、第１象限
の場合とは逆方向のトルクが作用することによって、磁
気異方性部３に対応した検出電圧ｖ２の直線性がくずれ
ていく様子を示している。
第１０図に示すように、磁気異方性部２，３と直角な方
向に引張主応力δ↑が作用したときには、反対に自発磁
化の方向の集中はほとんど起こらない、このため相当大
きなトルクが作用しても飽和状態とならず、第６図の第
３象限（左下部）における検出電圧ｖ１および第４象限
（右下部）における検出電圧■２のように、良好な直線
性が保たれる。
向に引張主応力δ↑が作用したときには、反対に自発磁
化の方向の集中はほとんど起こらない、このため相当大
きなトルクが作用しても飽和状態とならず、第６図の第
３象限（左下部）における検出電圧ｖ１および第４象限
（右下部）における検出電圧■２のように、良好な直線
性が保たれる。
すなわち本発明はこのような現象に着目してなされたも
のであり、少なくとも一方の磁気異方性部の形成角度を
、トルク伝達用の軸の軸心の方向に対し±４５度以外の
角度とすることにより、自発磁化の方向が集中すること
が避けられ、これにより検出電圧の直線性が確保される
。
のであり、少なくとも一方の磁気異方性部の形成角度を
、トルク伝達用の軸の軸心の方向に対し±４５度以外の
角度とすることにより、自発磁化の方向が集中すること
が避けられ、これにより検出電圧の直線性が確保される
。
実施例
第１図および第２図は本発明のトルク測定装置の一実施
例を示し、上述の従来のものと同一の部材には同一の参
照番号が付されている。
例を示し、上述の従来のものと同一の部材には同一の参
照番号が付されている。
第１図において、磁気異方性部２，３は、互いに逆方向
に傾斜していることから正負の符号を伴って、軸１の表
面において軸心の方向と＋３０度および一３０度の角度
をなすようにそれぞれ形成されている。
に傾斜していることから正負の符号を伴って、軸１の表
面において軸心の方向と＋３０度および一３０度の角度
をなすようにそれぞれ形成されている。
このような構成において、軸１に、軸端から見て時計方
向のトルクが作用した場合には、第７図に示した場合と
同様に、図における右上りの４５度の方向に引張主応力
が作用する。しかし、この主応力の方向は磁気異方性部
２，３の方向とは異なった方向となるため、先の説明か
ら明らかなように自発磁化の極度の集中は発生しにくい
。したがって、第２図に示すように検出コイル６．７の
検出電圧Ｖｌ 、ｖ２の直線性が保たれ、これら検出電
圧の差Ｖｌ−ｖ２にもとづくトルク検出電圧も直線性が
保たれる。このなめ、大きなトルクが作用したときでも
、このトルクを正確に求めることが可能となる。
向のトルクが作用した場合には、第７図に示した場合と
同様に、図における右上りの４５度の方向に引張主応力
が作用する。しかし、この主応力の方向は磁気異方性部
２，３の方向とは異なった方向となるため、先の説明か
ら明らかなように自発磁化の極度の集中は発生しにくい
。したがって、第２図に示すように検出コイル６．７の
検出電圧Ｖｌ 、ｖ２の直線性が保たれ、これら検出電
圧の差Ｖｌ−ｖ２にもとづくトルク検出電圧も直線性が
保たれる。このなめ、大きなトルクが作用したときでも
、このトルクを正確に求めることが可能となる。
しかし、第２図における検出電圧ｖ１ 、ｖ２の傾きは
、磁気異方性部２，３の傾斜角度が４５度のときに最高
で、４５度から遠ざかるにつれ傾きが小さくなる。これ
につれて、トルク検出電圧Ｖｌ −ｖ２の傾きすなわち
検出感度も低下する。したがって磁気異方性部２．３の
傾斜角度は±２０〜±７０度の範囲が適当で、±２０度
未満の場合や＋７０度を超えた場合には、実用的な感度
が得られない。
、磁気異方性部２，３の傾斜角度が４５度のときに最高
で、４５度から遠ざかるにつれ傾きが小さくなる。これ
につれて、トルク検出電圧Ｖｌ −ｖ２の傾きすなわち
検出感度も低下する。したがって磁気異方性部２．３の
傾斜角度は±２０〜±７０度の範囲が適当で、±２０度
未満の場合や＋７０度を超えた場合には、実用的な感度
が得られない。
第３図および第４図は、本発明のトルク測定装置の他の
実施例を示す。本実施例では、磁気異方性部２は軸心の
方向と＋３０度の角度をなすように形成され、また磁気
異方性部３は同様に一４５度の角度をなすように形成さ
れている。
実施例を示す。本実施例では、磁気異方性部２は軸心の
方向と＋３０度の角度をなすように形成され、また磁気
異方性部３は同様に一４５度の角度をなすように形成さ
れている。
このような構成によれば、第４図に示すように、磁気異
方性部２に対応した検出コイル６の検出電圧ｖ１は、直
線性が良好でしかも傾きの緩やかなものとなる。一方、
磁気異方性部３に対応した検出コイル７の検出電圧ｖ２
は、図の第２象限では直線性がくずれるものの、第４象
限では良好な直線性を保ち、しかもその傾斜が急である
。したがって、トルク検出電圧Ｖｌ−ｖ２は、図の第３
象限では直線性がくずれるが、第１象限では良好な直線
性を示す、しかも、第１象限における直線の傾きは、第
６図におけるそれに比べるとやや緩やかであるが、第２
図におけるそれに比べるとかなり急である。
方性部２に対応した検出コイル６の検出電圧ｖ１は、直
線性が良好でしかも傾きの緩やかなものとなる。一方、
磁気異方性部３に対応した検出コイル７の検出電圧ｖ２
は、図の第２象限では直線性がくずれるものの、第４象
限では良好な直線性を保ち、しかもその傾斜が急である
。したがって、トルク検出電圧Ｖｌ−ｖ２は、図の第３
象限では直線性がくずれるが、第１象限では良好な直線
性を示す、しかも、第１象限における直線の傾きは、第
６図におけるそれに比べるとやや緩やかであるが、第２
図におけるそれに比べるとかなり急である。
すなわち、農業機械や自動車などにおけるエンジン側の
出力軸は、一般に一方向にのみ回転するように設定され
ている場合が多く、したがってこの軸に作用するトルク
も、一方向のみである場合が多い０本実施例のトルク測
定装置はそのような軸に適したものであり、第４図の第
３象限についてはトルク測定の必要がないためその直線
性を問題にせず、トルク測定に必要な第１象限について
のみ直線性が良好で、しかも感度特性にすぐれるように
したものである。
出力軸は、一般に一方向にのみ回転するように設定され
ている場合が多く、したがってこの軸に作用するトルク
も、一方向のみである場合が多い０本実施例のトルク測
定装置はそのような軸に適したものであり、第４図の第
３象限についてはトルク測定の必要がないためその直線
性を問題にせず、トルク測定に必要な第１象限について
のみ直線性が良好で、しかも感度特性にすぐれるように
したものである。
発明の効果
以上述べたように本発明によると、トルク伝達軸の軸心
の方向に対し、少なくとも一方の磁気異方性部を±４５
度以外の角度で形成したため、磁気異方性部における自
発磁化の極度の集中にもとづく飽和現象の発生を防止で
き、これによりトルク検出電圧の直線性を確保すること
ができる。
の方向に対し、少なくとも一方の磁気異方性部を±４５
度以外の角度で形成したため、磁気異方性部における自
発磁化の極度の集中にもとづく飽和現象の発生を防止で
き、これによりトルク検出電圧の直線性を確保すること
ができる。
第１図は本発明の一実施例におけるトルク測定装置の概
略図、第２図は第１図の装置による検出電圧を示す図、
第３図は本発明の他の実施例におけるトルク測定装置の
概略図、第４図は第３図の装置による検出電圧を示す図
、第５図は従来のトルク測定装置の概略図、第６図は第
５図の装置による検出電圧を示す図、第７図はトルク伝
達軸に作用する主応力の方向を示す図、第８〜１０図は
主応力と磁化の集中との関係を示す図である。 １・・・軸、２，３・・・磁気異方性部、６，７・・・
検出コイル、 ｖｌ ・・・検出電圧。
略図、第２図は第１図の装置による検出電圧を示す図、
第３図は本発明の他の実施例におけるトルク測定装置の
概略図、第４図は第３図の装置による検出電圧を示す図
、第５図は従来のトルク測定装置の概略図、第６図は第
５図の装置による検出電圧を示す図、第７図はトルク伝
達軸に作用する主応力の方向を示す図、第８〜１０図は
主応力と磁化の集中との関係を示す図である。 １・・・軸、２，３・・・磁気異方性部、６，７・・・
検出コイル、 ｖｌ ・・・検出電圧。
Claims (3)
- １．トルクを伝達するための軸の表面に軸心の方向と角
度をなして、互いに反対方向に傾斜して磁気異方性を付
与された一対の磁気異方性部と、 各磁気異方性部の周囲に配置されるととも に、軸にトルクが作用したときの磁気異方性部の透磁率
の変化にもとづく検出電圧の変化から、この軸に作用す
るトルクを検出可能な検出コイルとを備え、 前記一対の磁気異方性部は、少なくとも一 方が、前記軸心の方向に対し±４５度以外の角度で形成
されていることを特徴とするトルク測定装置。 - ２．両方の磁気異方性部が、±２０〜±７０度の範囲で
、かつ±４５度以外の角度で形成されていることを特徴
とする請求項１記載のトルク測定装置。 - ３．一方の磁気異方性部がほぼ±４５度の角度で形成さ
れるとともに、他方の磁気異方性部が、±２０〜±７０
度の範囲で、かつ±４５度以外の角度で形成されている
ことを特徴とする請求項１記載のトルク測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28533388A JPH02130439A (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | トルク測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28533388A JPH02130439A (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | トルク測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02130439A true JPH02130439A (ja) | 1990-05-18 |
Family
ID=17690192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28533388A Pending JPH02130439A (ja) | 1988-11-10 | 1988-11-10 | トルク測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02130439A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63118627A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トルクセンサ |
-
1988
- 1988-11-10 JP JP28533388A patent/JPH02130439A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63118627A (ja) * | 1986-11-06 | 1988-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トルクセンサ |
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