JPH02150731A - Torque measuring instrument - Google Patents
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Abstract
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、農業機械、自動車、産
業機械その他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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a torque measuring device, and more particularly to a torque measuring device that can be used in agricultural machinery, automobiles, industrial machinery, and other devices having shafts for transmitting torque.
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号明細書や特開昭６３−１６３２４３号公報などに
開示されるものがある。これは、第１１図に示すように
、軟磁性および磁歪性を有する軸１の外周に、この軸１
の軸心の方向と士約４５度の角度をなして互いに反対方
向に傾斜する一対の磁気異方性部２゜３を、軸心の方向
に距離をおいて、多数の加工溝やアモルファス磁性薄帯
などによって構成し、各磁気異方性部２．３の周囲に励
磁コイル４．５および検出コイル６．７をそれぞれ配置
したものである。８は磁束を示す。Prior Art A conventional torque measuring device of this type is disclosed in Japanese Patent No. 1693.
Some of them are disclosed in the specification of No. 26 and Japanese Patent Application Laid-open No. 163243/1983. As shown in FIG. 11, this shaft 1
A pair of magnetically anisotropic portions 2゜3 that form an angle of approximately 45 degrees with the axis of the It is constructed from a thin ribbon or the like, and an excitation coil 4.5 and a detection coil 6.7 are arranged around each magnetic anisotropic portion 2.3. 8 indicates magnetic flux.
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
て検出されることにより、軸１に作用するトルクの値が
求められる。According to such a configuration, the change in magnetic permeability in each magnetic anisotropic portion 2.3 based on the transmitted torque is detected by the detection coil 6.7, so that the value of the torque acting on the shaft 1 is determined. Desired.
発明が解決しようとする課題
しかし、検出コイル６．７によるトルク検出電圧Ｖ０は
、実際には第１２図に示ずような大きなしステリシス特
性を示す、すなわち、第１２図において、フルスケール
の検出電圧Ｖｙｇとトルクゼロのときのヒステリシス電
圧Ｖ□、との比をとって百分率で表わしたヒステリシス
値１１７．を求めると、Ｈｖｍ＝ （Ｖ ＨＹ４ ／
Ｖ ｖｍ ） Ｘ １ＧＧ＝３〜１０％
にもなる。Problem to be Solved by the Invention However, the torque detection voltage V0 by the detection coil 6.7 is actually large and exhibits steresis characteristics as shown in FIG. 12. In other words, in FIG. A hysteresis value of 117. is expressed as a percentage by taking the ratio of the voltage Vyg and the hysteresis voltage V□ when the torque is zero. When calculating, Hvm= (V HY4 /
V vm ) X 1 GG = 3 to 10%.
このような大きなしステリス特性を示すのは、第１１図
から明らかなように、磁束８が、磁気特性が制御された
磁気異方性部２．３のみならず磁気特性が制御されてい
ないランダム結晶磁気異方性部９をも通過することから
、このランダム結晶磁気異方性部９が検出特性に影響を
及ぼすためである。As is clear from FIG. 11, the reason why such a large steris characteristic is exhibited is that the magnetic flux 8 is generated not only in the magnetic anisotropic part 2.3 whose magnetic properties are controlled but also in the random part whose magnetic properties are not controlled. This is because the random magnetocrystalline anisotropy section 9 affects the detection characteristics since it also passes through the magnetocrystalline anisotropic section 9.
そこで本発明はこのような問題点を解決し、しステリシ
ス特性を改善することができるトルク測定装置を提供す
ることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a torque measuring device capable of solving such problems and improving steresis characteristics.
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、
トルク伝達軸の表面層に軸心方向と角度をなす方向の磁
気異方性部を形成するとともに、トルク作用時における
前記磁気異方性部の透磁率の変化を、この磁気異方性部
の周囲に配置したコイルにて検出するようにしたトルク
測定装置において、前記磁気異方性部に隣接して、磁気
抵抗を大きくした部分を、スキンデプス以上の深さに形
成したものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the present invention forms a magnetic anisotropic portion in a direction making an angle with the axial direction on the surface layer of a torque transmission shaft, and the magnetic anisotropy portion when torque is applied. In a torque measuring device that detects changes in magnetic permeability of an orthotropic part using a coil placed around the magnetic anisotropic part, a coil with increased magnetic resistance is arranged adjacent to the magnetic anisotropic part. The part is formed to a depth greater than the skin depth.
また本発明によれば、コイルの外側にシールドヨークを
設けて、磁気抵抗を大きくした部分の磁気抵抗よりも、
軸の表面からシールドヨークの端面までのエアギャップ
の磁気抵抗の方が小さくなるように構成することができ
る。Further, according to the present invention, a shield yoke is provided on the outside of the coil, so that the magnetic resistance is greater than that of the portion where the magnetic resistance is increased.
The configuration can be such that the magnetic resistance of the air gap from the surface of the shaft to the end surface of the shield yoke is smaller.
磁気抵抗を大きくした部分は、（１）軸の周方向に磁化
容易方向を持つ磁気異方性が付与された構成としたり、
ＧＤ磁磁気異方郡部隣接して、スキンデプス以上の深さ
に形成された周方向の溝と、この溝の中に設けられたリ
ング、コイルなどの環状の非磁性良導体とで構成したり
、（ト）軸の周方向に形成された浸炭層や圧縮残留応力
保持層などの硬化層で構成したり、あるいはｑψ軸材料
に不純物が添加された構成としたりすることができる。The portion with increased magnetic resistance may be configured to have (1) magnetic anisotropy with an easy magnetization direction in the circumferential direction of the axis;
It is composed of a circumferential groove formed adjacent to the GD magnetic anisotropy region to a depth equal to or greater than the skin depth, and a ring-shaped non-magnetic good conductor such as a ring or coil provided in this groove, (G) It can be constructed of a hardened layer such as a carburized layer or a compressive residual stress retaining layer formed in the circumferential direction of the shaft, or it can be constructed by adding impurities to the qψ-axis material.
作用
このような構成によれば、通常、コイルの励磁周波数は
５〜１００ＫＨ２程度であるので、このコイルの磁束は
、軸表面層におけるスキンデプスの範囲内、すなわちご
く浅い部分を通過するのであるが、磁気抵抗を大きくし
た部分では通過が困難になる。Effect: According to such a configuration, the excitation frequency of the coil is usually about 5 to 100KH2, so the magnetic flux of this coil passes through the skin depth range of the shaft surface layer, that is, a very shallow part. , it becomes difficult to pass through areas with increased magnetic resistance.
このため、磁気特性が制御された磁気異方性部を通過し
た磁束は、この磁気抵抗を大きくした部分の存在により
、磁気特性が制御されていないランダム結晶磁気異方性
部へ入り込みにくくなる。よって、コイルの検出電圧に
大きなしステリシス特性が現われることが防止される。Therefore, the magnetic flux that has passed through the magnetic anisotropic part whose magnetic properties are controlled becomes difficult to enter the random crystalline magnetic anisotropic part whose magnetic properties are not controlled due to the presence of the part with increased magnetic resistance. Therefore, it is possible to prevent a large steresis characteristic from appearing in the detection voltage of the coil.
また、コイルの外側にシールドヨークを設けて、磁気抵
抗を大きくした部分の磁気抵抗よりも、軸の表面からシ
ールドヨークの端面までのエアギャップの磁気抵抗の方
を小さくすることが可能である、こうすることにより、
コイルのまわりの各部分のうち、磁気抵抗を大きくした
部分の磁気抵抗が最大になり、ランダム結晶磁気異方性
部への磁束の漏れがきわめて小さくなる。In addition, by providing a shield yoke on the outside of the coil, it is possible to make the magnetic resistance of the air gap from the surface of the shaft to the end face of the shield yoke smaller than the magnetic resistance of the part where the magnetic resistance is increased. By doing this,
Among the various parts around the coil, the part where the magnetic resistance is increased has the maximum magnetic resistance, and leakage of magnetic flux to the random magnetocrystalline anisotropic part becomes extremely small.
一対の磁気異方性部を形成してトルクを検出する場合に
、磁気抵抗を大きくした部分の存在により、両磁気異方
性部が互いに相手方の検出特性に及ぼす影響が少なくな
る。このため、検出特性の直線性の向上が可能となり、
また両磁気異方性部どうしの間隔をきわめて狭くするこ
とが可能になって装置の小型化が達成される。When detecting torque by forming a pair of magnetically anisotropic parts, the presence of the part with increased magnetic resistance reduces the influence of both magnetically anisotropic parts on the detection characteristics of the other. This makes it possible to improve the linearity of the detection characteristics,
Furthermore, it is possible to make the distance between the two magnetically anisotropic portions extremely narrow, thereby achieving miniaturization of the device.
実繕例 第１図は本発明のトルク測定装置の第１実施例を示す。Actual repair example FIG. 1 shows a first embodiment of the torque measuring device of the present invention.
ここで、１１はトルク伝達用の軸であり、軟磁性および
磁歪性が付与されている。軸１１の表面層の外周には、
軸心方向に距離をおいて、一対の磁気異方性部１２．１
３が形成されている。この磁気異方性部１２．１３は、
軸１１の表面層に形成された多数の加工溝や、軸１１の
表面に接着された多数のアモルファス磁性薄帯などにて
構成され、軸心方向に対して互いに反対方向に傾斜して
、士約４５度の方向に磁気異方性が付与されている。Here, 11 is a shaft for torque transmission, and is provided with soft magnetism and magnetostriction. On the outer periphery of the surface layer of the shaft 11,
A pair of magnetic anisotropic parts 12.1 are spaced apart in the axial direction.
3 is formed. This magnetic anisotropy part 12.13 is
It is composed of a large number of processed grooves formed on the surface layer of the shaft 11 and a large number of amorphous magnetic thin strips bonded to the surface of the shaft 11, and is inclined in opposite directions with respect to the axial direction. Magnetic anisotropy is imparted in a direction of about 45 degrees.
各磁気異方性部１２．１３の周囲には、励磁コイル１４
および検出コイル１５がそれぞれ設けられている。An excitation coil 14 is provided around each magnetic anisotropic portion 12.13.
and a detection coil 15 are provided, respectively.
励磁コイル１４には５〜１００にＩｌｚ程度の交流電流
が供給される。１６は磁束である。An alternating current of about 5 to 100 Ilz is supplied to the excitation coil 14. 16 is magnetic flux.
各磁気異方性部１２．１３に隣接する軸表面層には、軸
心方向の磁気抵抗を大きくした部分１７がそれぞれ形成
されている。この軸心方向の磁気抵抗を大きくした部分
１７は、周方向に磁化容易方向を持つように磁気異方性
が付与された構成となっており、たとえば軸心方向に複
数が形成された周方向の加工溝や、周方向のアモルファ
ス磁性薄帯などにて形成されている。また磁気抵抗を大
きくした部分１７は、磁気異方性部１２．１３とともに
、スキンデプス以上の深さ、すなわち軸１１の表面層に
おける磁束１６が通過する部分の深さよりも深く形成さ
れている。前述のように励磁電流として１０にｌｌｚ程
度かつ１００ ＋ＩＡ、、程度の交流電流を利用した場
合には、スキンデプスは０．１〜０．２ ｍｒ程度とな
り、それ以上深い部分には磁束１６は入り込まない。し
たがって、たとえば軸心方向の磁気抵抗を大きくした部
分１７を加工溝で形成する場合には、励磁条件を上記の
通りとして、軸径の大小にかかわらず深さ１市程度の溝
を形成すれば十分である。またこのとき、軸心方向にお
ける各加工溝の配列ピッチは約１關程度、軸心方向の磁
気抵抗を大きくした部分１７の軸心方向の幅は約５市程
度が、それぞれ適当である。なお、軸１１において、１
８はランダム結晶磁気異方性部である。A portion 17 having increased magnetic resistance in the axial direction is formed in the shaft surface layer adjacent to each magnetically anisotropic portion 12.13. The portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction is configured to have magnetic anisotropy so that the easy magnetization direction is in the circumferential direction. For example, a plurality of portions 17 are formed in the circumferential direction in the axial direction It is formed by machined grooves, circumferential amorphous magnetic ribbons, etc. Further, the portion 17 with increased magnetic resistance, together with the magnetic anisotropic portion 12.13, is formed to a depth equal to or greater than the skin depth, that is, deeper than the depth of the portion of the surface layer of the shaft 11 through which the magnetic flux 16 passes. As mentioned above, when using an alternating current of about 10 mm and 100 + IA as the excitation current, the skin depth will be about 0.1 to 0.2 mr, and the magnetic flux 16 will be Don't get into it. Therefore, for example, when forming the portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction using a machined groove, the excitation conditions are as described above, and the groove is approximately 1 inch deep regardless of the size of the shaft diameter. It is enough. Further, at this time, it is appropriate that the arrangement pitch of each machined groove in the axial direction is about 1 square, and the width of the portion 17 with increased axial magnetic resistance in the axial direction is about 5 squares. In addition, in the axis 11, 1
8 is a random magnetocrystalline anisotropic part.
このような構成によれば、コイル１４．１５のまわりに
形成される磁束１６は、磁気異方性部１２．１３を通過
するが、これら磁気異方性部１２．１３に隣接して軸心
方向への磁気抵抗を大きくした部分１７が設けられてい
ることから、ヒステリシスの発生原因となるランダム結
晶磁気異方性部１８に入り込む磁束を少なくすることが
できる。このため、第２図に示すようにヒステリシス性
能の良好な検出特性を得ることができる。具体的には、
前述の）ｌｖｓの値が、
Ｈ□＝１〜３％
程度になる。また軸心方向の磁気抵抗を大きくした部分
１７が存在することにより、磁気異方性部１２゜１３ど
うしが互いに相手方に影響を及ぼすことがなく、検出特
性の直線性が向上して測定精度が良好になる。According to such a configuration, the magnetic flux 16 formed around the coil 14.15 passes through the magnetic anisotropic portions 12.13, but the magnetic flux 16 formed around the coil 14.15 passes through the magnetic anisotropic portions 12.13 and Since the portion 17 with increased magnetic resistance in the direction is provided, it is possible to reduce the magnetic flux that enters the random crystal magnetic anisotropy portion 18, which causes hysteresis. Therefore, as shown in FIG. 2, detection characteristics with good hysteresis performance can be obtained. in particular,
The value of lvs (mentioned above) is approximately H□=1 to 3%. Furthermore, due to the presence of the portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction, the magnetic anisotropic portions 12 and 13 do not affect each other, improving the linearity of the detection characteristics and improving measurement accuracy. Become good.
第３図は本発明のトルク測定装置の第２実施例を示す、
ここでは、励磁コイル１４および検出コイル１５の外側
に磁気シールドヨーク１９を設けた構成となっている。FIG. 3 shows a second embodiment of the torque measuring device of the present invention.
Here, a magnetic shield yoke 19 is provided outside the excitation coil 14 and the detection coil 15.
磁気シールドヨーク１９の幅は磁気異方性部１２．１３
の幅よりも小さく形成されており、したがって磁束の通
過経路は図示のようになる。The width of the magnetic shield yoke 19 is the magnetic anisotropic portion 12.13.
Therefore, the path through which the magnetic flux passes is as shown in the figure.
第４図は、第３図における磁気異方性部１３およびその
周辺を詳細に示したものである。ここで、磁気異方性部
１３および軸心方向の磁気抵抗を大きくした部分１７は
、いずれも加工溝にて形成されているものとする。一般
に軸１１の材料は加工溝の方向に磁化しやすい傾向があ
り、このため第３図において、また同様に第１図におい
ても、それぞれ概略的に示した磁束１６の通路は、詳し
くはこの磁化が容易な方向、すなわち磁気異方性部１３
における加工溝の方向に沿って形成される。FIG. 4 shows the magnetic anisotropic portion 13 and its surroundings in FIG. 3 in detail. Here, it is assumed that the magnetic anisotropic portion 13 and the portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction are both formed by machined grooves. In general, the material of the shaft 11 tends to be magnetized in the direction of the machined groove, and therefore the path of the magnetic flux 16 shown schematically in FIG. 3 and also in FIG. In other words, the magnetic anisotropic portion 13
It is formed along the direction of the machined groove in .
軸１１の材料は、上記とは反対に加工溝の方向と直角な
方向には磁化しにくい性質を有する。したがって、軸心
方向の磁気抵抗を大きくした部分１７は、図示のように
周方向の加工溝を形成することによって、この加工溝の
方向と直角をなす軸心方向の磁気抵抗を大きくすること
ができる。第１図に示すように、軸心方向の磁気抵抗を
大きくした部分１７に仮に磁束１６が入り込んだとして
も、この磁束１６はそのほとんどが加工溝の方向に通過
するため、ランダム結晶磁気異方性部１８への磁束１６
の入り込みが少なくなる。Contrary to the above, the material of the shaft 11 has a property that it is difficult to magnetize in a direction perpendicular to the direction of the machined groove. Therefore, in the portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction, by forming grooves in the circumferential direction as shown in the figure, it is possible to increase the magnetic resistance in the axial direction perpendicular to the direction of the grooves. can. As shown in FIG. 1, even if the magnetic flux 16 enters the portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction, most of this magnetic flux 16 passes in the direction of the machined groove, so random crystal magnetic anisotropy Magnetic flux 16 to sexual region 18
The amount of intrusion will be reduced.
第４図において、軸心方向の磁気抵抗を大きくした部分
１７、磁気異方性部１３、ランダム結晶磁気異方性部１
８、軸１１の表面と磁気シールドヨーク１９の端面との
間のエアギャップ２Ｇ、および磁気シールドヨーク１９
の磁気抵抗をそれぞれＲ，、Ｒ２。In FIG. 4, a portion 17 with increased magnetic resistance in the axial direction, a magnetic anisotropic portion 13, and a random crystal magnetic anisotropic portion 1
8. Air gap 2G between the surface of the shaft 11 and the end surface of the magnetic shield yoke 19, and the magnetic shield yoke 19
Let the magnetic resistances be R, , R2, respectively.
Ｒ３、Ｒ，、Ｒ５とすると、一般にＲ５（Ｒ２。If R3, R,, R5, then generally R5(R2.
Ｒ３＜Ｒ１＜Ｒ４なる関係が成立する。ところが、励磁
コイル１４を前述のような高周波で励磁すれば、軸材で
はスキンデプス効果により磁束１６が通過する部分の断
面積が小さくなり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が大きくなる。そ
の結果、高周波で励磁することによって、Ｒ５（Ｒ２、
Ｒ３＜Ｒ４＜Ｒｔ とすることができる、すなわち、各
部の磁気抵抗の中で、軸心方向の磁気抵抗を大きくした
部分１７の磁気抵抗Ｒ１を最大にできて、ランダム結晶
磁気異方性部１８への磁束の漏れを小さくすることが可
能である。また、このためには、図示のように、磁気シ
ールドヨーク１９を両軸心方向の磁気抵抗を大きくした
部分１７．１７の内側に配置することが必要である。The relationship R3<R1<R4 holds true. However, if the excitation coil 14 is excited with the above-mentioned high frequency, the cross-sectional area of the shaft material through which the magnetic flux 16 passes becomes smaller due to the skin depth effect, and R1, R2, and R3 become larger. As a result, by excitation with high frequency, R5 (R2,
R3<R4<Rt, that is, among the magnetic reluctances of each part, the magnetic resistance R1 of the portion 17 where the magnetic resistance in the axial direction is increased can be maximized, and the random magnetocrystalline anisotropic portion 18 It is possible to reduce leakage of magnetic flux to. Further, for this purpose, as shown in the figure, it is necessary to arrange the magnetic shield yoke 19 inside the portions 17 and 17 that have increased magnetic resistance in the directions of both axes.
第５図は本発明のトルク測定装置の第３実施例を示す、
ここでは、磁気抵抗を大きくした部分１７として、磁気
異方性部１２．１３の端部に沿って周方向に溝２１を形
成し、この清２１に、環状の非磁性良導体２２をはめ込
んでいる。このような構成によれば、非磁性良導体２２
にもとづく電磁誘導によって、軸心方向の磁気抵抗が付
与される。第６図に詳細に示すように、溝２１は半円状
の断面に形成され、その深さｈはスキンデプス以上の深
さ、たとえば１ｗ１程度あれば十分である。この消２１
に、直径２膿程度の銅製、アルミニウム製などのリング
体からなる非磁性良導体２２がはめ込まれる。この場合
、銅やアルミニウムの電気抵抗率は、軸材料として通常
用いられる鉄鋼材料のそれの約１０分の１程度とするこ
とができる。このため、この良導体２２による電磁誘導
を効果的に発生させることが可能である。FIG. 5 shows a third embodiment of the torque measuring device of the present invention.
Here, a groove 21 is formed in the circumferential direction along the edge of the magnetically anisotropic part 12.13 as a portion 17 with increased magnetic resistance, and a ring-shaped non-magnetic good conductor 22 is fitted into this groove 21. . According to such a configuration, the nonmagnetic good conductor 22
axial magnetic resistance is imparted by electromagnetic induction based on As shown in detail in FIG. 6, the groove 21 is formed to have a semicircular cross section, and it is sufficient that its depth h is greater than the skin depth, for example, about 1w1. This eraser 21
A non-magnetic good conductor 22 made of a ring made of copper, aluminum or the like and having a diameter of about 2 mm is fitted into the ring. In this case, the electrical resistivity of copper or aluminum can be about one tenth of that of steel materials normally used as shaft materials. Therefore, it is possible to effectively generate electromagnetic induction by this good conductor 22.
第７図は本発明のトルク測定装置の第４実施例を示す、
ここでは、矩形断面の溝２１に非磁性良導体２２として
のコイル２３が巻付けられている。渭２１は第５図およ
び第６図の実施例の場合と同様に１膿程度の深さに形成
され、コイル２３としては、直径０．１−程度の銅線や
アルミニウム線を１００ターン程度巻付けたものが用い
られる。この場合も、電磁誘導の作用によって軸心方向
への磁気抵抗が付与される。FIG. 7 shows a fourth embodiment of the torque measuring device of the present invention.
Here, a coil 23 as a nonmagnetic good conductor 22 is wound around a groove 21 having a rectangular cross section. The wire 21 is formed to a depth of about 1 mm as in the embodiments shown in FIGS. The one attached is used. Also in this case, magnetic resistance in the axial direction is imparted by the action of electromagnetic induction.
第８１！ｌは本発明のトルク測定装置の第５実施例を示
す、ここでは、磁気異方性部１２．１３の端部に沿った
周方向に、磁化層としての圧縮残留応力保持層２４を形
成している。この圧縮残留応力保持層２４は、たとえば
軸材をロール加工することによって形成できる。このよ
うな構成であると、軸材の透磁率はその硬度ずなわち圧
ｍ残留応力の大きさに反比例して小さくなり、透磁率が
小さくなるとその部分は磁気抵抗として作用するため、
この圧縮残留応力保持層２４が磁気抵抗を大きくした部
分１７としての役割を果たす、なお、圧縮残留応力保持
層２４の圧縮加工しろは０．１ａｍ程度で十分である。81st! 1 shows a fifth embodiment of the torque measuring device of the present invention. Here, a compressive residual stress retaining layer 24 as a magnetization layer is formed in the circumferential direction along the edge of the magnetic anisotropic portion 12.13. ing. This compressive residual stress retaining layer 24 can be formed, for example, by rolling the shaft material. With such a configuration, the magnetic permeability of the shaft material decreases in inverse proportion to its hardness, that is, the magnitude of the pressure m residual stress, and when the magnetic permeability decreases, that part acts as magnetic resistance.
This compressive residual stress retaining layer 24 plays a role as the portion 17 with increased magnetic resistance. Note that a compression processing margin of the compressive residual stress retaining layer 24 of about 0.1 am is sufficient.
第９図は本発明のトルク測定装置の第６実施例を示す０
本例では、磁気異方性部１２．１３の端部に沿った周方
向に、磁気抵抗を大きくした部分１７を構成する硬化層
としての浸炭硬化層２５を形成している。このような構
成によると、浸炭硬化層２５の部分では、その硬度に反
比例して軸材の透磁率が小さくなることにより磁気抵抗
が大きくなり、ランダム結晶磁気異方性部１８へ磁束が
入り込むことが防止される。浸炭硬化層２５の浸炭深さ
は１〜１．２ ｍ程度が適当である。FIG. 9 shows a sixth embodiment of the torque measuring device of the present invention.
In this example, a carburized hardened layer 25 is formed as a hardened layer constituting the portion 17 with increased magnetic resistance in the circumferential direction along the edge of the magnetically anisotropic portion 12.13. According to such a configuration, in the carburized hardened layer 25 portion, the magnetic permeability of the shaft material decreases in inverse proportion to the hardness thereof, so that the magnetic resistance increases, and magnetic flux does not enter the random magnetocrystalline anisotropic portion 18. is prevented. The carburizing depth of the carburized hardened layer 25 is suitably about 1 to 1.2 m.
第１０図は本発明のトルク測定装置の第７実施例を示す
、これは第１図〜第９図、特に第１図の実施例の変形例
であり、これら先の実施例において存在していた両磁気
異方性部１２．１３の間のランダム結晶磁気異方性部が
、この実施例では存在しない構成となっている０両磁気
異方性部１２．１３の間には、軸心方向の磁気抵抗を大
きくした部分１７のみが形成されている。すなわち、磁
気抵抗を大きくした部分１７により、一方の磁気異方性
部１２．１３を通過した磁束が他方の磁気異方性部１３
．１２に入り込むことが極力防止されるため、磁気異方
性部１２、１３どうしを互いに接近させることが可能に
なって、装置の小形化が達成される。FIG. 10 shows a seventh embodiment of the torque measuring device of the present invention, which is a modification of the embodiment of FIGS. 1 to 9, particularly FIG. The random crystal magnetic anisotropy part between the two magnetic anisotropic parts 12.13 is not present in this embodiment. Only a portion 17 with increased magnetic resistance in the direction is formed. That is, due to the portion 17 with increased magnetic resistance, the magnetic flux passing through one magnetic anisotropic portion 12.13 is transferred to the other magnetic anisotropic portion 13.
．． 12 is prevented as much as possible, it becomes possible to bring the magnetic anisotropic parts 12 and 13 close to each other, and the device can be miniaturized.
本発明のトルク測定装置のさらに池の実施例として、図
示は省略したが、軸材料に不純物を添加することにより
磁気抵抗を大きくした部分を形成することもできる。As a further embodiment of the torque measuring device of the present invention, although not shown in the drawings, it is also possible to form a portion with increased magnetic resistance by adding impurities to the shaft material.
発明の効果
以上述べたように本発明によると、トルク検出用の磁気
異方性部に隣接して、磁気抵抗を大きくした部分をスキ
ンデプス以上の深さに形成したため、磁気異方性部を通
過した磁束が、磁気特性が制御されていないランダム結
晶磁気異方性部に入り込むのを防止でき、検出データの
ヒステリシス特性を大幅に改善することが可能となる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a portion with increased magnetic resistance is formed at a depth greater than the skin depth adjacent to the magnetic anisotropic portion for torque detection. It is possible to prevent the passed magnetic flux from entering the random crystal magnetic anisotropy region whose magnetic properties are not controlled, and it becomes possible to significantly improve the hysteresis characteristics of the detected data.
また、磁気抵抗を大きくした部分の存在により、一対の
磁気異方性部の一方を通過した磁束が他方へ入り込むこ
とが防止され、このため検出特性の直線性を向上させる
ことができるととらに、両磁気異方性部どうしの間隔を
きわめて狭くすることが可能となって装置を小形化する
ことができる。さらに、コイルの外側にシールドヨーク
を設けて、磁気抵抗を大きくした部分の磁気抵抗よりも
、軸の表面からシールドヨークの端面までのエアギャッ
プの磁気抵抗の方が小さくなるように構成することによ
り、ランダム結晶磁気異方性部への磁束の漏れをきわめ
て少なくすることができる。In addition, the presence of the portion with increased magnetic resistance prevents the magnetic flux that has passed through one of the pair of magnetic anisotropic portions from entering the other, thereby improving the linearity of the detection characteristics. , it becomes possible to make the distance between both magnetic anisotropic parts extremely narrow, and the device can be made smaller. Furthermore, by providing a shield yoke on the outside of the coil, the magnetic resistance of the air gap from the surface of the shaft to the end face of the shield yoke is smaller than the magnetic resistance of the part where the magnetic resistance is increased. , leakage of magnetic flux to the random magnetocrystalline anisotropic portion can be extremely reduced.
第１図は本発明のトルク測定装置の第１実施例の概略図
、第２図は第１図のトルク測定装置の出力特性を示す図
、第３図は本発明のトルク測定装置の第２実施例の概略
図、第４図は第３図における要部の詳細図、第５図は本
発明のトルク測定装置の第３実施例の概略図、第６図は
第５図における要部の拡大図、第７図〜第１０図は本発
明のトルク測定装置の第４〜第７実施例の概略図、第１
１図は従来のトルク測定装置の概略図、第１２図は第１
１図のトルクａ！ＩＪ定装置の出力特性を示す図である
。
１１・・・軸、１２．１３・・・磁気異方性部、１４・
・・励磁コイル、１５・・・検出コイル、１６・・・磁
束、１７・・・磁気抵抗を大きくした部分、１８・・・
ランダム結晶磁気異方性部。
代理人 森 本 義 弘
第１図
１１−一一蚤由
１５−・−ネ鍛出クイル
１６−−−七蛤ｊζ
１７−−−モａり（町＆ゼＬ吃大るくした部欠第３図
第４図
第６図
第７図
第１ｆ図
第１２図FIG. 1 is a schematic diagram of a first embodiment of the torque measuring device of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing the output characteristics of the torque measuring device of FIG. 1, and FIG. 3 is a diagram showing the output characteristics of the torque measuring device of the present invention. A schematic diagram of the embodiment, FIG. 4 is a detailed diagram of the main part in FIG. 3, FIG. 5 is a schematic diagram of the third embodiment of the torque measuring device of the present invention, and FIG. 6 is a detailed diagram of the main part in FIG. The enlarged views and FIGS. 7 to 10 are schematic diagrams of the fourth to seventh embodiments of the torque measuring device of the present invention, and the first
Figure 1 is a schematic diagram of a conventional torque measuring device, and Figure 12 is a schematic diagram of a conventional torque measuring device.
Torque a in figure 1! FIG. 3 is a diagram showing the output characteristics of the IJ determining device. 11... Axis, 12.13... Magnetic anisotropy part, 14.
... Excitation coil, 15... Detection coil, 16... Magnetic flux, 17... Portion with increased magnetic resistance, 18...
Random crystal magnetic anisotropy part. Agent Yoshihiro Morimoto 11-11 15--Ne forged quill 16--Nanaguma 17--Moari (Machi & ZeL large bulky part missing part) Figure 3 Figure 4 Figure 6 Figure 7 Figure 1f Figure 12
Claims (6)
向の磁気異方性部を形成するとともに、トルク作用時に
おける前記磁気異方性部の透磁率の変化を、この磁気異
方性部の周囲に配置したコイルにて検出するようにした
トルク測定装置であって、 前記磁気異方性部に隣接して、磁気抵抗を 大きくした部分を、スキンデプス以上の深さに形成した
ことを特徴とするトルク測定装置。1. A magnetically anisotropic part is formed in the surface layer of the torque transmission shaft in a direction that makes an angle with the axial direction, and the change in magnetic permeability of the magnetically anisotropic part when torque is applied is determined by A torque measuring device configured to detect using coils arranged around the device, characterized in that a portion with increased magnetic resistance is formed adjacent to the magnetic anisotropic portion to a depth equal to or greater than the skin depth. Torque measuring device.
抗を大きくした部分の磁気抵抗よりも、軸の表面からシ
ールドヨークの端面までのエアギャップの磁気抵抗の方
が小さくなるように構成したことを特徴とする請求項１
記載のトルク測定装置。2. A shield yoke is provided on the outside of the coil, and the magnetic resistance of the air gap from the surface of the shaft to the end face of the shield yoke is smaller than the magnetic resistance of the part where the magnetic resistance is increased. Claim 1
Torque measuring device as described.
容易方向を持つように磁気異方性が付与されて、軸心方
向への磁気抵抗が大きくなるように構成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載のトルク測定
装置。3. The portion with increased magnetic resistance is provided with magnetic anisotropy so that the direction of easy magnetization is in the circumferential direction of the shaft, so that the magnetic resistance in the axial direction is increased. The torque measuring device according to claim 1 or claim 2.
異方性部に隣接して、スキンデプス以上の深さに形成さ
れた周方向の溝と、この溝の中に設けられたリング、コ
イルなどの環状の非磁性良導体とで構成されていること
を特徴とする請求項１または請求項２記載のトルク測定
装置。4. The part with increased magnetic resistance in the axial direction is a circumferential groove formed adjacent to the magnetic anisotropic part to a depth greater than the skin depth, and a ring or coil provided in this groove. 3. The torque measuring device according to claim 1, further comprising a ring-shaped non-magnetic good conductor such as.
された浸炭層や圧縮残留応力保持層などの硬化層である
ことを特徴とする請求項１または請求項２記載のトルク
測定装置。5. 3. The torque measuring device according to claim 1, wherein the portion with increased magnetic resistance is a hardened layer such as a carburized layer or a compressive residual stress retaining layer formed in the circumferential direction of the shaft.
添加された構成であることを特徴とする請求項１または
請求項２記載のトルク測定装置。6. 3. The torque measuring device according to claim 1, wherein the portion having increased magnetic resistance has a structure in which impurities are added to the shaft material.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305649A JP2566640B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Torque measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63305649A JP2566640B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Torque measuring device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02150731A true JPH02150731A (en) | 1990-06-11 |
| JP2566640B2 JP2566640B2 (en) | 1996-12-25 |
Family
ID=17947676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63305649A Expired - Lifetime JP2566640B2 (en) | 1988-12-01 | 1988-12-01 | Torque measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2566640B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05215620A (en) * | 1992-02-03 | 1993-08-24 | Nissan Motor Co Ltd | Torque detector |
| JPH0614939U (en) * | 1992-07-29 | 1994-02-25 | 日本電子機器株式会社 | Magnetostrictive torque sensor |
| JPH07218072A (en) * | 1991-03-01 | 1995-08-18 | Miura Dolphins:Kk | Manufacture of ice sheet and/or artificial snow |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004037240A (en) * | 2002-07-03 | 2004-02-05 | Suzuki Motor Corp | Magnetostrictive torque sensor shaft and its manufacturing method |
-
1988
- 1988-12-01 JP JP63305649A patent/JP2566640B2/en not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2566640B2 (en) | 1996-12-25 |
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