JPH0326339B2 - - Google Patents
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- JPH0326339B2 JPH0326339B2 JP57187371A JP18737182A JPH0326339B2 JP H0326339 B2 JPH0326339 B2 JP H0326339B2 JP 57187371 A JP57187371 A JP 57187371A JP 18737182 A JP18737182 A JP 18737182A JP H0326339 B2 JPH0326339 B2 JP H0326339B2
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- torque
- torque sensor
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
-
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- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、磁気ひずみ効果を利用した磁歪式
トルクセンサに関するものである。
トルクセンサに関するものである。
この種の磁歪式トルクセンサの従来の構造例を
挙げると、第１図に示すようなものがある。この
磁歪式トルクセンサ１は、磁気ひずみ効果を有す
る材質よりなる軸２の表面に、励磁コイル３と検
出コイル４を配設し、この励磁コイル３と検出コ
イル４の外周部に、かつ軸２との間で間隙５をお
いて、高透磁率物質よりなるヨーク６を設けた構
造をなすものである。
挙げると、第１図に示すようなものがある。この
磁歪式トルクセンサ１は、磁気ひずみ効果を有す
る材質よりなる軸２の表面に、励磁コイル３と検
出コイル４を配設し、この励磁コイル３と検出コ
イル４の外周部に、かつ軸２との間で間隙５をお
いて、高透磁率物質よりなるヨーク６を設けた構
造をなすものである。
この磁歪式トルクセンサ１を作動させるに際し
ては、磁励コイル４に通電することによつて、軸
２、間隙５およびヨーク６を通る磁気回路を形成
させておく。このとき、検出コイル４には誘導起
電力が発生している。
ては、磁励コイル４に通電することによつて、軸
２、間隙５およびヨーク６を通る磁気回路を形成
させておく。このとき、検出コイル４には誘導起
電力が発生している。
このような状態において、軸２にねじりトルク
が加えられると、この軸２の磁気ひずみ効果によ
つて軸自体の透磁率が変化するため、前記磁気回
路を通る磁束密度が変化することとなり、これに
対応して検出コイル４に発生する誘導起電力も変
化し、この誘導起電力の変化を読み取ることによ
つて上記ねじりトルクの値を知ることができる。
この場合、軸２に対して左右いずれの方向のねじ
りトルクが加えられたときでも、軸自体の透磁率
変化は同じであるため、第２図に示すように、検
出コイル４に発生する誘導起電力（出力）Epは
同じである。また、温度（Ｔ）が変化したときに
は出力も変化してくる。
が加えられると、この軸２の磁気ひずみ効果によ
つて軸自体の透磁率が変化するため、前記磁気回
路を通る磁束密度が変化することとなり、これに
対応して検出コイル４に発生する誘導起電力も変
化し、この誘導起電力の変化を読み取ることによ
つて上記ねじりトルクの値を知ることができる。
この場合、軸２に対して左右いずれの方向のねじ
りトルクが加えられたときでも、軸自体の透磁率
変化は同じであるため、第２図に示すように、検
出コイル４に発生する誘導起電力（出力）Epは
同じである。また、温度（Ｔ）が変化したときに
は出力も変化してくる。
したがつて、、上記した構造の磁歪式トルクセ
ンサ１では、軸２に加えられるねじりトルクの方
向を検知することができないという欠点があつ
た。また、温度による出力値の変化を補正するこ
とができないという欠点もあつた。
ンサ１では、軸２に加えられるねじりトルクの方
向を検知することができないという欠点があつ
た。また、温度による出力値の変化を補正するこ
とができないという欠点もあつた。
一方、日本ゴム協会誌第55巻第６号に記載され
ているように、軸に加えられるねじりトルクの方
向を検知することができる磁歪式トルクセンサと
して、第３図に示す構造のものがある。この磁歪
式トルクセンサ１１は、軸１２の外周部分に、こ
の軸１２の両端でひねりを加えた状態で、磁気ひ
ずみ効果を有する二つの磁歪膜１３ａ，１３ｂを
接着し、接着後にひねりを除去することによつ
て、両磁歪膜１３ａ，１３ｂに互いに逆方向のね
じりモーメントを与えておき、さらに、両磁歪膜
１３ａ，１３ｂの外周部分に間隔をおいて円筒部
材１４を配設し、この円筒部材１４に、前記両磁
歪膜１３ａ，１３ｂに対向する励磁コイル１５
と、前記各磁歪膜１３ａ，１３ｂに各々対向する
検出コイル１６ａ，１６ｂとを設けた構造をなす
ものである。
ているように、軸に加えられるねじりトルクの方
向を検知することができる磁歪式トルクセンサと
して、第３図に示す構造のものがある。この磁歪
式トルクセンサ１１は、軸１２の外周部分に、こ
の軸１２の両端でひねりを加えた状態で、磁気ひ
ずみ効果を有する二つの磁歪膜１３ａ，１３ｂを
接着し、接着後にひねりを除去することによつ
て、両磁歪膜１３ａ，１３ｂに互いに逆方向のね
じりモーメントを与えておき、さらに、両磁歪膜
１３ａ，１３ｂの外周部分に間隔をおいて円筒部
材１４を配設し、この円筒部材１４に、前記両磁
歪膜１３ａ，１３ｂに対向する励磁コイル１５
と、前記各磁歪膜１３ａ，１３ｂに各々対向する
検出コイル１６ａ，１６ｂとを設けた構造をなす
ものである。
このような構造の磁歪式トルクセンサ１１で
は、軸１２にねじりコイルが加わつた際に、一方
の磁歪膜１３ａ中のねじりモーメントは上記あら
かじめ与えられたねじりモーメントより大きくな
り、他方の磁歪膜１３ｂ中のねじりモーメントは
上記あらかじめ与えられたモーメントより小さく
なることによつて、各々磁歪膜１３ａ，１３ｂの
透磁率が変化し、これに対応した誘導起電力が各
検出コイル１６ａ，１６ｂより発生するので、こ
れらの出力を差動結合することによつて、軸１２
に加えられたねじりトルクの大きさと共にその方
向を検知することができる。
は、軸１２にねじりコイルが加わつた際に、一方
の磁歪膜１３ａ中のねじりモーメントは上記あら
かじめ与えられたねじりモーメントより大きくな
り、他方の磁歪膜１３ｂ中のねじりモーメントは
上記あらかじめ与えられたモーメントより小さく
なることによつて、各々磁歪膜１３ａ，１３ｂの
透磁率が変化し、これに対応した誘導起電力が各
検出コイル１６ａ，１６ｂより発生するので、こ
れらの出力を差動結合することによつて、軸１２
に加えられたねじりトルクの大きさと共にその方
向を検知することができる。
しかしながら、このような構造の磁歪式トルク
センサ１１では、その製造過程で、磁歪膜１３
ａ，１３ｂを接着する際に軸１２に対してひねり
を加えておく必要があるため、製作が容易でない
と共にトルク検出特性のばらつきを生じやすく、
また複数構成の磁歪膜１３ａ，１３ｂを用いなけ
ればトルクの方向を検知することができないとい
う欠点を有していた。
センサ１１では、その製造過程で、磁歪膜１３
ａ，１３ｂを接着する際に軸１２に対してひねり
を加えておく必要があるため、製作が容易でない
と共にトルク検出特性のばらつきを生じやすく、
また複数構成の磁歪膜１３ａ，１３ｂを用いなけ
ればトルクの方向を検知することができないとい
う欠点を有していた。
この発明は、上記した従来の種々の欠点に着目
してなされたもので、軸に加えられるねじりトル
クの大きさと共に、ねじりトルクの方向をも知る
ことができ、構造が簡単でトルク検出特性のばら
つきが小さく、温度による影響をなくすことも可
能である磁歪式トルクセンサを提供することを目
的としている。
してなされたもので、軸に加えられるねじりトル
クの大きさと共に、ねじりトルクの方向をも知る
ことができ、構造が簡単でトルク検出特性のばら
つきが小さく、温度による影響をなくすことも可
能である磁歪式トルクセンサを提供することを目
的としている。
この発明は、軸の表面に、磁気ひずみ効果を有
する磁歪膜を設けると共に、前記磁歪膜の近傍に
励磁コイルと検出コイルを配設して、前記磁歪膜
を通る磁気回路を形成し、前記磁歪膜の磁気ひず
みを利用して、前記軸に加えられたトルクを検出
するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前
記磁歪膜に、前記軸の方向に対して傾斜する方向
に複数のスリツトを設けた構成としたことを特徴
としている。
する磁歪膜を設けると共に、前記磁歪膜の近傍に
励磁コイルと検出コイルを配設して、前記磁歪膜
を通る磁気回路を形成し、前記磁歪膜の磁気ひず
みを利用して、前記軸に加えられたトルクを検出
するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前
記磁歪膜に、前記軸の方向に対して傾斜する方向
に複数のスリツトを設けた構成としたことを特徴
としている。
以下、この発明の実施例を図面に基いて詳細に
説明する。
説明する。
第４図〜第６図は、この発明の一実施例を示す
図であつて、図に示す磁歪式トルクセンサ２１
は、軸２２の表面に、第５図に示す如く傾斜方向
に複数のスリツト２３ａを設けた全体として矩形
状の磁歪膜２３を接着により第６図に示す如く軸
２２の方向に対してスリツト２３ａが傾斜する方
向に設けると共に、前記磁歪膜２３の外周近傍に
励磁コイル２４と検出コイル２５を配設し、この
励磁コイル２４と検出コイル２５の外側に、かつ
軸２２との間で間隙２６をおいて、高透磁率物質
よりなる円筒状のヨーク２７を設けた構造をなす
ものである。
図であつて、図に示す磁歪式トルクセンサ２１
は、軸２２の表面に、第５図に示す如く傾斜方向
に複数のスリツト２３ａを設けた全体として矩形
状の磁歪膜２３を接着により第６図に示す如く軸
２２の方向に対してスリツト２３ａが傾斜する方
向に設けると共に、前記磁歪膜２３の外周近傍に
励磁コイル２４と検出コイル２５を配設し、この
励磁コイル２４と検出コイル２５の外側に、かつ
軸２２との間で間隙２６をおいて、高透磁率物質
よりなる円筒状のヨーク２７を設けた構造をなす
ものである。
この構造において、磁歪膜２３は磁気ひずみ効
果を有するものであり、例えばアモルフアス（非
晶質）型のものを使用する。そして、例えば、磁
気ひずみ効果の大きいFe系アモルフアス金属を
使用し、このFeアモルフアス金属の薄帯に第５
図に示す如く複数のスリツト２３ａを形成して構
成した磁歪膜２３を第６図に示す如く軸２２に接
着してスリツト２３ａが軸２２の方向に対して傾
斜した状態とする。
果を有するものであり、例えばアモルフアス（非
晶質）型のものを使用する。そして、例えば、磁
気ひずみ効果の大きいFe系アモルフアス金属を
使用し、このFeアモルフアス金属の薄帯に第５
図に示す如く複数のスリツト２３ａを形成して構
成した磁歪膜２３を第６図に示す如く軸２２に接
着してスリツト２３ａが軸２２の方向に対して傾
斜した状態とする。
次に上記磁歪式トルクセンサ２１の動作につい
て説明する。
て説明する。
まず、作動に際しては、励磁コイル２４に対し
て一定の振幅および周波数の交流を印加する。こ
の印加によつて、磁歪膜２３→間隙２６→ヨーク
２７→間隙２６→磁歪膜２３を磁路とする磁力線
が、励磁コイル２４と検出コイル２５とを取り囲
むように発生する。ここで、時刻ｔにおいて検出
コイル２５内を貫通する磁束をΦ（ｔ）とし、検
出コイル２５の自己インダクタンスをLPとし、
検出コイル２５の巻数をＮとすると、 EP＝ＮdΦ（ｔ）／dt …(1) で表わされる誘導起電力EPが、前記検出コイル
２５の出力端に発生する。このとき、時刻ｔにお
ける磁力線ｍは、第４図ｃに示すように、各スリ
ツト２３ａと同方向に磁歪膜２３中を流れる。
て一定の振幅および周波数の交流を印加する。こ
の印加によつて、磁歪膜２３→間隙２６→ヨーク
２７→間隙２６→磁歪膜２３を磁路とする磁力線
が、励磁コイル２４と検出コイル２５とを取り囲
むように発生する。ここで、時刻ｔにおいて検出
コイル２５内を貫通する磁束をΦ（ｔ）とし、検
出コイル２５の自己インダクタンスをLPとし、
検出コイル２５の巻数をＮとすると、 EP＝ＮdΦ（ｔ）／dt …(1) で表わされる誘導起電力EPが、前記検出コイル
２５の出力端に発生する。このとき、時刻ｔにお
ける磁力線ｍは、第４図ｃに示すように、各スリ
ツト２３ａと同方向に磁歪膜２３中を流れる。
次に、軸２２に対して例えば第４図ｂに示す
の方向にねじりトルクが加わると、磁歪膜２３は
第４図ｃに示す−の方向に引張変形を受け
る。これによつて、本実施例において使用したア
モルフアス型の磁歪膜２３は、上記引張変形によ
つてその透磁率が増加する特性を有するため、検
出コイル２５内を貫通する磁束Φ（ｔ）が増加す
る。
の方向にねじりトルクが加わると、磁歪膜２３は
第４図ｃに示す−の方向に引張変形を受け
る。これによつて、本実施例において使用したア
モルフアス型の磁歪膜２３は、上記引張変形によ
つてその透磁率が増加する特性を有するため、検
出コイル２５内を貫通する磁束Φ（ｔ）が増加す
る。
一方、周波数は変化しないので、上記(1)式に示
すdΦ（ｔ）／dtが増加し、誘導起電力Epが増大す
る。
すdΦ（ｔ）／dtが増加し、誘導起電力Epが増大す
る。
他方、軸２２に対して第４図ｂに示すの方向
にねじりトルクが加わると、磁歪膜２３は第４図
ｃに示す−の方向に圧縮変形を受け、磁歪膜
２３の透磁率が減少するため、検出コイル２５内
を貫通する磁束Φ（ｔ）が減少し、上記(1)式に示
すdΦ（ｔ）／dtが減少して、誘導起電力Epが減少
する。
にねじりトルクが加わると、磁歪膜２３は第４図
ｃに示す−の方向に圧縮変形を受け、磁歪膜
２３の透磁率が減少するため、検出コイル２５内
を貫通する磁束Φ（ｔ）が減少し、上記(1)式に示
すdΦ（ｔ）／dtが減少して、誘導起電力Epが減少
する。
そして、上記引張および圧縮による磁歪膜２３
の透磁率変化幅は、軸２２に対する印加トルクが
増加すると増大するので、結局、第７図に示すよ
うに、誘導起電力（出力）Epによつて上記印加
トルクを検出することができると同時に、印加ト
ルクの方向を検出することができる。
の透磁率変化幅は、軸２２に対する印加トルクが
増加すると増大するので、結局、第７図に示すよ
うに、誘導起電力（出力）Epによつて上記印加
トルクを検出することができると同時に、印加ト
ルクの方向を検出することができる。
なお、上記磁歪膜２３に形成するスリツト２３
ａの幅は、磁束の漏れが無視できる位に設定する
のがよい。また、軸２２としては非磁性材料を用
いることが望ましいが、軸２２に対して磁歪膜２
３の透磁率が大きい場合にはこの限りではない。
ａの幅は、磁束の漏れが無視できる位に設定する
のがよい。また、軸２２としては非磁性材料を用
いることが望ましいが、軸２２に対して磁歪膜２
３の透磁率が大きい場合にはこの限りではない。
第８図はこの発明の他の実施例を示す図であつ
て、前記軸２２の表面に磁歪膜２３を設ける他の
例を示している。すなわち、この場合には第８図
ｂに展開して示すように、磁歪膜を形成しようと
する部分以外の軸２２の表面にマスキング２８を
施した後、電気メツキ法、物理的蒸着法
（PVD；真空蒸着、スパツタリング、イオンプレ
ーテイング等）、化学的蒸着法（CVD）等によつ
て、第８図ａに示すような複数のスリツト２３ａ
を有する磁歪膜２３を軸２２の表面に設けたもの
を示している。
て、前記軸２２の表面に磁歪膜２３を設ける他の
例を示している。すなわち、この場合には第８図
ｂに展開して示すように、磁歪膜を形成しようと
する部分以外の軸２２の表面にマスキング２８を
施した後、電気メツキ法、物理的蒸着法
（PVD；真空蒸着、スパツタリング、イオンプレ
ーテイング等）、化学的蒸着法（CVD）等によつ
て、第８図ａに示すような複数のスリツト２３ａ
を有する磁歪膜２３を軸２２の表面に設けたもの
を示している。
このようにしたときでも、前記実施例の場合と
同様に、軸２２に加えられたねじりトルクの大き
さと方向を同時に検出することができる。
同様に、軸２２に加えられたねじりトルクの大き
さと方向を同時に検出することができる。
ところで、上記各実施例に示す磁歪式トルクセ
ンサ２１は、第９図に示すように、温度（Ｔ）の
変化（T1，T2）によつて検出コイル２５に発生
する誘導起電力（出力）Epが異なるため、温度
変化の小さな場所での使用に有効である。
ンサ２１は、第９図に示すように、温度（Ｔ）の
変化（T1，T2）によつて検出コイル２５に発生
する誘導起電力（出力）Epが異なるため、温度
変化の小さな場所での使用に有効である。
第１０図ないし第１２図はこの発明のさらに他
の実施例を示す図であつて、前記実施例の場合の
温度変化による出力の影響をなくすようにした実
施例を示している。
の実施例を示す図であつて、前記実施例の場合の
温度変化による出力の影響をなくすようにした実
施例を示している。
すなわち、第１０図ａ，ｂに示す磁歪式トルク
センサ３１は、各々、１本の軸２２に、二組ずつ
の、磁歪膜２３，２３と、励磁コイル２４，２４
と、検出コイル２５，２５と、ヨーク２７，２７
とを設け、軸２２とヨーク２７との間に間隙２６
を設けたものであつて、両磁歪膜２３，２３は、
各々に形成したスリツト２３ａ，２３ａが、軸２
２の方向に対して、前記軸２２の一部を対称中心
とする異なる方向に傾斜するように設けたもので
ある。
センサ３１は、各々、１本の軸２２に、二組ずつ
の、磁歪膜２３，２３と、励磁コイル２４，２４
と、検出コイル２５，２５と、ヨーク２７，２７
とを設け、軸２２とヨーク２７との間に間隙２６
を設けたものであつて、両磁歪膜２３，２３は、
各々に形成したスリツト２３ａ，２３ａが、軸２
２の方向に対して、前記軸２２の一部を対称中心
とする異なる方向に傾斜するように設けたもので
ある。
この場合、第１０図ａに示す磁歪式トルクセン
サ３１の磁歪膜２３，２３は、第１１図に示すよ
うに、一枚の磁歪薄帯のほぼ中央に磁束遮断用ス
リツト２３ｂを形成すると共に、このスリツト２
３ｂを対称中心として、反対方向に傾斜する複数
のスリツト２３ａ，２３ａを形成したものを軸２
２に接着することにより設けたものである。ま
た、第１０図ｂに示す磁歪式トルクセンサ３１の
磁歪膜２３，２３は、各々別個に作製した第５図
に示す如き形状の磁歪薄帯を軸２２に接着するこ
とにより設けたものである。もちろん、いずれの
場合にも磁歪薄帯を使用せず、第８図をもとに説
明したようにめつき法や蒸着法等によつて磁歪膜
２３を形成することも可能であり、両磁歪膜２３
の磁気的干渉を防ぐ意味からは第１０図ｂに示す
ように両磁歪膜２３，２３が各々独立したもので
ある方がよい。
サ３１の磁歪膜２３，２３は、第１１図に示すよ
うに、一枚の磁歪薄帯のほぼ中央に磁束遮断用ス
リツト２３ｂを形成すると共に、このスリツト２
３ｂを対称中心として、反対方向に傾斜する複数
のスリツト２３ａ，２３ａを形成したものを軸２
２に接着することにより設けたものである。ま
た、第１０図ｂに示す磁歪式トルクセンサ３１の
磁歪膜２３，２３は、各々別個に作製した第５図
に示す如き形状の磁歪薄帯を軸２２に接着するこ
とにより設けたものである。もちろん、いずれの
場合にも磁歪薄帯を使用せず、第８図をもとに説
明したようにめつき法や蒸着法等によつて磁歪膜
２３を形成することも可能であり、両磁歪膜２３
の磁気的干渉を防ぐ意味からは第１０図ｂに示す
ように両磁歪膜２３，２３が各々独立したもので
ある方がよい。
このような構造の磁歪式トルクセンサ３１にお
いて、軸２２にねじりトルクが加えられると、各
磁歪膜２３，２３のスリツト方向に引張と圧縮の
相異なる変形が与えられ、一方の検出コイル２５
の誘導起電力Ep1は増加し、他方の検出コイル２
５の誘導起電力Ep2は減少する。したがつて、軸
２２に加えられるねじりトルクをTq、比例定数
をＫとした場合に、 Ep1＝Ｋ・Tq＋Ep0 Ep2＝−Ｋ・Tq＋Ep0 …(2) となり、これらの出力を差動回路で減算したとき
の出力をＥとした場合には、 Ｅ＝Ep1−Ep2＝2K・Tq ……(3) となり、第１２図に示すように、本実施例にあつ
ては出力変化率が２倍となり、同時にトルクの方
向も検出することができる。
いて、軸２２にねじりトルクが加えられると、各
磁歪膜２３，２３のスリツト方向に引張と圧縮の
相異なる変形が与えられ、一方の検出コイル２５
の誘導起電力Ep1は増加し、他方の検出コイル２
５の誘導起電力Ep2は減少する。したがつて、軸
２２に加えられるねじりトルクをTq、比例定数
をＫとした場合に、 Ep1＝Ｋ・Tq＋Ep0 Ep2＝−Ｋ・Tq＋Ep0 …(2) となり、これらの出力を差動回路で減算したとき
の出力をＥとした場合には、 Ｅ＝Ep1−Ep2＝2K・Tq ……(3) となり、第１２図に示すように、本実施例にあつ
ては出力変化率が２倍となり、同時にトルクの方
向も検出することができる。
次に、第１０図に示す磁歪式トルクセンサ３１
の温度補償について説明すると、温度が変化した
場合において、一定入力下では、磁歪膜２３の透
磁率変化や、コイル２４，２５の抵抗変化等によ
る磁束の変化によつて、第４図に示すトルクセン
サ２１では、第９図に示すようにその出力値が減
少側へ移行する。そこで、この移行幅をΔEpとす
ると、第１０図に示すトルクセンサ３１では、一
方の検出コイル２５の出力Ep1は、 Ep1＝Ｋ・Tq＋Ep0−ΔEp ……(4) となり、他方の検出コイル２５の出力Ep2は、 Ep2＝−Ｋ・Tp＋Ep0−ΔEp ……(5) となる。そして、これらの出力を差動回路で減算
したときの出力をETとした場合には、 ET＝Ep1−Ep2＝2K・Tq ……(6) となり、温度による影響が除去されると共に、出
力が倍増する効果が得られ、しかもこれと同時に
トルクの方向も検出することができる。
の温度補償について説明すると、温度が変化した
場合において、一定入力下では、磁歪膜２３の透
磁率変化や、コイル２４，２５の抵抗変化等によ
る磁束の変化によつて、第４図に示すトルクセン
サ２１では、第９図に示すようにその出力値が減
少側へ移行する。そこで、この移行幅をΔEpとす
ると、第１０図に示すトルクセンサ３１では、一
方の検出コイル２５の出力Ep1は、 Ep1＝Ｋ・Tq＋Ep0−ΔEp ……(4) となり、他方の検出コイル２５の出力Ep2は、 Ep2＝−Ｋ・Tp＋Ep0−ΔEp ……(5) となる。そして、これらの出力を差動回路で減算
したときの出力をETとした場合には、 ET＝Ep1−Ep2＝2K・Tq ……(6) となり、温度による影響が除去されると共に、出
力が倍増する効果が得られ、しかもこれと同時に
トルクの方向も検出することができる。
以上説明してきたように、この発明によれば、
磁気ひずみ効果を有する磁歪膜を軸の表面に設け
た磁歪式トルクセンサの前記磁歪膜に、前記軸の
方向に対して傾斜する方向に複数のスリツトを設
けるようにしたから、単一構成の磁歪膜を用いる
だけで、前記軸に加えられたトルクの大きさと該
トルクの方向の両方を同時に検出することがで
き、構造が簡単でトルク検出特性のばらつきが小
さい磁歪式トルクセンサを得ることができるとい
うすぐれた効果を有し、複数構成の磁歪膜を用い
た場合には温度による影響を完全になくすことが
でき、温度変化のあるところにおいてもトルクの
測定を精度良く行うことができるというすぐれた
効果を有する。
磁気ひずみ効果を有する磁歪膜を軸の表面に設け
た磁歪式トルクセンサの前記磁歪膜に、前記軸の
方向に対して傾斜する方向に複数のスリツトを設
けるようにしたから、単一構成の磁歪膜を用いる
だけで、前記軸に加えられたトルクの大きさと該
トルクの方向の両方を同時に検出することがで
き、構造が簡単でトルク検出特性のばらつきが小
さい磁歪式トルクセンサを得ることができるとい
うすぐれた効果を有し、複数構成の磁歪膜を用い
た場合には温度による影響を完全になくすことが
でき、温度変化のあるところにおいてもトルクの
測定を精度良く行うことができるというすぐれた
効果を有する。
第１図は従来の磁歪式トルクセンサの一例を示
す断面説明図、第２図は第１図の磁歪式トルクセ
ンサの出力特性を示すグラフ、第３図は従来の磁
歪式トルクセンサの他の例を示す断面説明図、第
４図ａ，ｂ，ｃはこの発明の一実施例による磁歪
式トルクセンサの各々断面説明図、軸に加えるト
ルクの方向を示す説明図および磁歪膜に対する変
形方向を示す説明図、第５図および第６図は第４
図の磁歪膜の展開説明図および磁歪膜を設けた軸
の説明図、第７図は第４図の磁歪式トルクセンサ
の出力特性を示すグラフ、第８図ａ，ｂはこの発
明の他の実施例による磁歪膜を設けた軸の外観説
明図および展開説明図、第９図は第４図の磁歪式
トルクセンサの出力特性の温度による影響を示す
グラフ、第１０図ａ，ｂはこの発明のさらに他の
実施例による磁歪式トルクセンサの各々断面説明
図、第１１図は第１０図ａの磁歪式トルクセンサ
に用いた磁歪膜の展開説明図、第１２図は第１０
図の磁歪式トルクセンサの出力特性を示すグラフ
ある。 ２１，３１…磁歪式トルクセンサ、２２…軸、
２３…磁歪膜、２３ａ…スリツト、２…励磁コイ
ル、２５…検出コイル、２６…間隙、２７…ヨー
ク、２８…マスキング。
す断面説明図、第２図は第１図の磁歪式トルクセ
ンサの出力特性を示すグラフ、第３図は従来の磁
歪式トルクセンサの他の例を示す断面説明図、第
４図ａ，ｂ，ｃはこの発明の一実施例による磁歪
式トルクセンサの各々断面説明図、軸に加えるト
ルクの方向を示す説明図および磁歪膜に対する変
形方向を示す説明図、第５図および第６図は第４
図の磁歪膜の展開説明図および磁歪膜を設けた軸
の説明図、第７図は第４図の磁歪式トルクセンサ
の出力特性を示すグラフ、第８図ａ，ｂはこの発
明の他の実施例による磁歪膜を設けた軸の外観説
明図および展開説明図、第９図は第４図の磁歪式
トルクセンサの出力特性の温度による影響を示す
グラフ、第１０図ａ，ｂはこの発明のさらに他の
実施例による磁歪式トルクセンサの各々断面説明
図、第１１図は第１０図ａの磁歪式トルクセンサ
に用いた磁歪膜の展開説明図、第１２図は第１０
図の磁歪式トルクセンサの出力特性を示すグラフ
ある。 ２１，３１…磁歪式トルクセンサ、２２…軸、
２３…磁歪膜、２３ａ…スリツト、２…励磁コイ
ル、２５…検出コイル、２６…間隙、２７…ヨー
ク、２８…マスキング。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 軸の表面に、磁気ひずみ効果を有する磁歪膜
を設けると共に、前記磁歪膜の近傍に励磁コイル
と検出コイルを配設して、前記磁歪膜を通る磁気
回路を形成し、前記軸に加えられるねじりトルク
による前記磁歪膜の変形に起因する磁気ひずみを
利用して前記トルクを検出する磁歪式トルクセン
サにおいて、前記磁歪膜に、前記軸の方向に対し
て傾斜する方向に複数のスリツトを設けたことを
特徴とする磁歪式トルクセンサ。 ２ 前記複数のスリツトは、前記軸の方向に対し
て、該軸の一部を対称中心とする異なる方向に傾
斜するものである特許請求の範囲第１項記載の磁
歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187371A JPS5977326A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57187371A JPS5977326A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5977326A JPS5977326A (ja) | 1984-05-02 |
| JPH0326339B2 true JPH0326339B2 (ja) | 1991-04-10 |
Family
ID=16204830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57187371A Granted JPS5977326A (ja) | 1982-10-27 | 1982-10-27 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5977326A (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60187835A (ja) * | 1984-03-07 | 1985-09-25 | Mitsubishi Electric Corp | トルク検出装置 |
| JPS61137036A (ja) * | 1984-12-07 | 1986-06-24 | Nissan Motor Co Ltd | 操舵力検出器 |
| JPS61190838U (ja) * | 1985-05-21 | 1986-11-27 | ||
| JPS61283841A (ja) * | 1985-06-10 | 1986-12-13 | Mitsubishi Electric Corp | 自動車用電磁クラツチの制御装置 |
| JPS6262267A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-18 | Kubota Ltd | 動力伝達軸の回転数検出方法 |
| JPS62113037A (ja) * | 1985-11-13 | 1987-05-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | トルクセンサ |
| US4823620A (en) * | 1986-02-10 | 1989-04-25 | Nissan Motor Company, Ltd. | Magnetostrictive device for measuring torsional torque |
| JPS63117230A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-21 | Nissan Motor Co Ltd | トルク検出装置 |
| JPS62203030A (ja) * | 1986-03-03 | 1987-09-07 | Honda Motor Co Ltd | トルクセンサ |
| DE3820433A1 (de) * | 1987-06-15 | 1989-01-05 | Nissan Motor | Drehmomentsensor |
| US4887461A (en) * | 1987-06-26 | 1989-12-19 | Nissan Motor Co., Ltd | Magnetostriction type torque sensor |
| JPS6420678A (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Torque sensor |
| GB2210460B (en) * | 1987-07-29 | 1991-08-21 | Nissan Motor | Magnetostrictive stress measurement apparatus |
| JPH0747712Y2 (ja) * | 1989-05-17 | 1995-11-01 | 株式会社ユニシアジェックス | 磁歪式トルクセンサ |
| EP0502721B1 (en) * | 1991-03-04 | 1995-12-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-contact detecing type torque sensor |
| JP2811980B2 (ja) * | 1991-03-04 | 1998-10-15 | 松下電器産業株式会社 | トルクセンサ |
| JP3099680B2 (ja) * | 1995-02-13 | 2000-10-16 | 株式会社豊田自動織機製作所 | トルクセンサ及び歪み検出素子 |
| JPH09145496A (ja) * | 1995-11-27 | 1997-06-06 | Toyota Autom Loom Works Ltd | 磁歪式トルクセンサ |
| JPH10339679A (ja) | 1997-06-06 | 1998-12-22 | Toyota Autom Loom Works Ltd | トルクセンサ及びその固定子の回転規制部材 |
| US6370967B1 (en) | 1998-05-29 | 2002-04-16 | Kabushiki Kaisha Toyoda Jidoshokki Seisakusho | Torque sensor with joint means for producing a consistent magnetic effect |
| JPH11344394A (ja) | 1998-05-29 | 1999-12-14 | Toyota Autom Loom Works Ltd | トルクセンサ |
-
1982
- 1982-10-27 JP JP57187371A patent/JPS5977326A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5977326A (ja) | 1984-05-02 |
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