JPH04323527A - 静電容量式トルクセンサ - Google Patents
静電容量式トルクセンサInfo
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- JPH04323527A JPH04323527A JP9193791A JP9193791A JPH04323527A JP H04323527 A JPH04323527 A JP H04323527A JP 9193791 A JP9193791 A JP 9193791A JP 9193791 A JP9193791 A JP 9193791A JP H04323527 A JPH04323527 A JP H04323527A
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- torque sensor
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- electrode
- electrodes
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- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 9
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 5
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 5
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 claims description 5
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- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
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Landscapes
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電容量式トルクセンサ
及びこれを用いた電子制御オートマチックトランスミッ
ションに係り、特に温度による出力変動の少ない静電容
量式トルクセンサに関する。
及びこれを用いた電子制御オートマチックトランスミッ
ションに係り、特に温度による出力変動の少ない静電容
量式トルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の電子制御トランスミッションでは
、アクセス開度，車速，エンジン回転数，トルクコンバ
ータ油圧、等を制御入力としているが、変速時のショッ
クや下り坂でのエンジンブレーキ等に問題がある。そこ
で、トランスミッションの出力軸のトルク変動を新たに
制御入力として上記問題を解決すべく、電子制御トラン
スミッションにトルクセンサを装備することを考えてい
る。本発明は、特開昭６３−６５３３１ 号公報記載の
ように、動力伝達軸の軸方向の２点間に支持部材を対向
させて固定し、支持部材の対向面にコンデンサホイート
ストーンブリッジを構成する固定電極を設けて、前記動
力伝達軸がトルクによって捻れ対向する固定電極がずれ
、静電容量が変化することを検知して前記トルクを検出
する静電容量式トルクセンサを提供することにある。
、アクセス開度，車速，エンジン回転数，トルクコンバ
ータ油圧、等を制御入力としているが、変速時のショッ
クや下り坂でのエンジンブレーキ等に問題がある。そこ
で、トランスミッションの出力軸のトルク変動を新たに
制御入力として上記問題を解決すべく、電子制御トラン
スミッションにトルクセンサを装備することを考えてい
る。本発明は、特開昭６３−６５３３１ 号公報記載の
ように、動力伝達軸の軸方向の２点間に支持部材を対向
させて固定し、支持部材の対向面にコンデンサホイート
ストーンブリッジを構成する固定電極を設けて、前記動
力伝達軸がトルクによって捻れ対向する固定電極がずれ
、静電容量が変化することを検知して前記トルクを検出
する静電容量式トルクセンサを提供することにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の静電容量式トル
クセンサはコンデンサを形成する円筒固定電極の電極間
の間隙をベアリングや、針状コロ，機械的な擦り合わせ
などで形成し、電極間に高誘電部材を介入させる方法で
コンデンサを形成している。しかしながら、電極支持部
材の残留応力や、トルクセンサを固定する動力伝達軸の
残留応力，トルク伝達時の軸のたわみ等の要因によって
円筒固定電極間の間隙が、均一でなくなることがある。 本発明による静電容量式トルクセンサは、電極間に発生
するコンデンサをホイートストーンブリッジに結線して
あるため前記円筒電極間の間隙が不均一になっても、各
コンデンサの静電容量の相対的な変化を検出することに
なるため大きな検出誤差は生じない様になっている。し
かしながら、前記円筒固定電極同志が接触してしまうと
前記ホイートストーンブリッジによる効果はない。そこ
で、円筒固定電極間に絶縁部材を介入させることが考え
られるが前記固定電極はトルクによって可動であるため
液体の様な、流動的な性質を持つものが好ましい。本発
明は、上記の問題を解決する手段を提供することにある
。
クセンサはコンデンサを形成する円筒固定電極の電極間
の間隙をベアリングや、針状コロ，機械的な擦り合わせ
などで形成し、電極間に高誘電部材を介入させる方法で
コンデンサを形成している。しかしながら、電極支持部
材の残留応力や、トルクセンサを固定する動力伝達軸の
残留応力，トルク伝達時の軸のたわみ等の要因によって
円筒固定電極間の間隙が、均一でなくなることがある。 本発明による静電容量式トルクセンサは、電極間に発生
するコンデンサをホイートストーンブリッジに結線して
あるため前記円筒電極間の間隙が不均一になっても、各
コンデンサの静電容量の相対的な変化を検出することに
なるため大きな検出誤差は生じない様になっている。し
かしながら、前記円筒固定電極同志が接触してしまうと
前記ホイートストーンブリッジによる効果はない。そこ
で、円筒固定電極間に絶縁部材を介入させることが考え
られるが前記固定電極はトルクによって可動であるため
液体の様な、流動的な性質を持つものが好ましい。本発
明は、上記の問題を解決する手段を提供することにある
。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記の問題は、円筒固定
電極の対向面に網目状の弾性を有する絶縁部材を介入さ
せ更に、液状の高誘電率を有する部材とを介入させる事
もしくは、細孔構造を有する弾性部材に液状の高誘電率
を有する部材を含浸させて介入させることで解消するこ
とができる。
電極の対向面に網目状の弾性を有する絶縁部材を介入さ
せ更に、液状の高誘電率を有する部材とを介入させる事
もしくは、細孔構造を有する弾性部材に液状の高誘電率
を有する部材を含浸させて介入させることで解消するこ
とができる。
【０００５】
【作用】電極支持体に軸と直交方向の応力がかかった場
合、電極対向面の平行度が平行でなくなることになる。 電極対向面が極端に平行でなくなると電極同志が接触し
てしまうことになる。そこで、網目状の絶縁部材が電極
間隙に介入してあると電極同志が接触しても導通を避け
る事ができ、更に網目状になっているため電極間に介入
した液状の高誘電率部材が自由に電極間を移動すること
ができる。
合、電極対向面の平行度が平行でなくなることになる。 電極対向面が極端に平行でなくなると電極同志が接触し
てしまうことになる。そこで、網目状の絶縁部材が電極
間隙に介入してあると電極同志が接触しても導通を避け
る事ができ、更に網目状になっているため電極間に介入
した液状の高誘電率部材が自由に電極間を移動すること
ができる。
【０００６】また、電極間隙に液状の高誘電率部材を充
填する際、脱気しやすいという利点もある。
填する際、脱気しやすいという利点もある。
【０００７】
【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明する
。図１は、本発明の一実施例に係る電子制御オートマチ
ックトランスミッションの動力伝達軸に取り付けられた
静電容量式トルクセンサの部分断面図である。動力伝達
軸９の軸方向の２点には、環状部材５，６が固定されて
おり、この環状部材１５，１６を介して環状の支持体７
，８が固定されている。支持体７は環状舌部７Ａを備え
、その外周面全周には、軸に平行な線で分割された複数
の電極２が形成されている。支持体８は、前記環状舌部
７Ａを覆う環状蓋体を備え、その内周面全周には軸に平
行な線で分割された複数の電極１が形成されている。 電極１と電極２は若干の間隙を持って対向配置され図２
の４つのコンデンサで形成されるホイートストーンブリ
ッジ回路１２となるように結線されている。支持体７と
支持体８とは、お互いに回転可動可能になるようにボー
ルベアリング１０，１４で接合され、両支持体７，８間
に配設される前記の電極１，２を平行になるようにして
いる。また、前記の電極１，２を収容する環状空間１３
は、Ｏリング１７，１８で密封され、内部に電極絶縁部
材２３と液状誘導体２４が封入されている。支持体７の
外周には筒体１９がボールベアリング１１，２０で支持
されており、支持体７と筒体１９との間に形成された環
状空間２１内には前記のホイートストーンブリッジ回路
１２への入力信号を伝達する入力トランス３と、ホイー
トストーンブリッジ回路１２から出力信号を伝達する出
力トランス４が収容されている。上述した静電容量式ト
ルクセンサは、図２に示すように発振器２２から正弦波
ＶＥを入力し、出力信号伝達トランス４から出力された
信号ＶＣを検出するものである。
。図１は、本発明の一実施例に係る電子制御オートマチ
ックトランスミッションの動力伝達軸に取り付けられた
静電容量式トルクセンサの部分断面図である。動力伝達
軸９の軸方向の２点には、環状部材５，６が固定されて
おり、この環状部材１５，１６を介して環状の支持体７
，８が固定されている。支持体７は環状舌部７Ａを備え
、その外周面全周には、軸に平行な線で分割された複数
の電極２が形成されている。支持体８は、前記環状舌部
７Ａを覆う環状蓋体を備え、その内周面全周には軸に平
行な線で分割された複数の電極１が形成されている。 電極１と電極２は若干の間隙を持って対向配置され図２
の４つのコンデンサで形成されるホイートストーンブリ
ッジ回路１２となるように結線されている。支持体７と
支持体８とは、お互いに回転可動可能になるようにボー
ルベアリング１０，１４で接合され、両支持体７，８間
に配設される前記の電極１，２を平行になるようにして
いる。また、前記の電極１，２を収容する環状空間１３
は、Ｏリング１７，１８で密封され、内部に電極絶縁部
材２３と液状誘導体２４が封入されている。支持体７の
外周には筒体１９がボールベアリング１１，２０で支持
されており、支持体７と筒体１９との間に形成された環
状空間２１内には前記のホイートストーンブリッジ回路
１２への入力信号を伝達する入力トランス３と、ホイー
トストーンブリッジ回路１２から出力信号を伝達する出
力トランス４が収容されている。上述した静電容量式ト
ルクセンサは、図２に示すように発振器２２から正弦波
ＶＥを入力し、出力信号伝達トランス４から出力された
信号ＶＣを検出するものである。
【０００８】動力伝達軸にトルクが加わり軸に捻れが生
じると、固定された環状部材５に対し環状部材６の位相
がずれ、固定電極１と固定電極２とが相対的にずれ、両
電極間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を出
力電圧ＶＣから知ることで、両電極１，２間のずれ、す
なわち動力伝達軸９の捻れ、すなわちトルクの大きさを
知ることが可能となる。図３は固定電極１と固定電極２
と電極間に介在する電極絶縁部材２３と液状誘電体２４
の正常な位置関係を図１に示すＰ１−Ｐ２の断面で示す
ものである。固定電極１と固定電極２と電極間に介在す
る電極絶縁部材２３と液状誘電体２４の正常な位置関係
は前記図３に示すように固定電極１と固定電極２は、平
行に配設され電極対向面全周における電極間の間隙は一
定になっている。ここで、電極間隙に介在する絶縁部材
２３の位置については電極間隙に存在していれば良いと
いうことは言うまでもない。図４は本発明における静電
容量式トルクセンサに例えば、図１に示す矢印Ｓの方向
から応力が懸かった場合の固定電極１と固定電極２と電
極間に介在する電極絶縁体２３と液状誘電体２３の位置
関係を図１に示すＰ１−Ｐ２の断面で示したものである
。前記図４に示すように固定電極１，固定電極２は電極
絶縁部材２３によって、接触しなくなる。図５に本発明
による網目状電極絶縁部材２３Ａの一例を示す。網目状
絶縁部材２３Ａの断面は例えば円形になるよう形成され
、正常時に電極面との接触面積が少なくなるようになっ
ている。網目状絶縁部材２３Ａの網目形状は、例えば、
図６Ａ，Ｂ，Ｃに示すよう４角形，円形、または多角形
でも良いことは言うまでもない。また、網目状絶縁部材
の断面についても円形状であるならば、真円でなくとも
良い。図７に、細孔構造を有する電極絶縁部材２３Ｂと
固定電極１と固定電極２と電極間に介在する液状誘電体
２４の正常な位置関係を摸式的に示す。細孔構造を有す
る絶縁部材としては、例えばスポンジのような液体透過
性を有するもの、浸透膜のような固有の液体を透過させ
るものが考えられる。図７に示す電極絶縁部材２３Ｂの
場合、絶縁部材に形成してある細孔を通じて液状誘電体
２４が透過し電極間にコンデンサを形成する。
じると、固定された環状部材５に対し環状部材６の位相
がずれ、固定電極１と固定電極２とが相対的にずれ、両
電極間の静電容量が変化する。この静電容量の変化を出
力電圧ＶＣから知ることで、両電極１，２間のずれ、す
なわち動力伝達軸９の捻れ、すなわちトルクの大きさを
知ることが可能となる。図３は固定電極１と固定電極２
と電極間に介在する電極絶縁部材２３と液状誘電体２４
の正常な位置関係を図１に示すＰ１−Ｐ２の断面で示す
ものである。固定電極１と固定電極２と電極間に介在す
る電極絶縁部材２３と液状誘電体２４の正常な位置関係
は前記図３に示すように固定電極１と固定電極２は、平
行に配設され電極対向面全周における電極間の間隙は一
定になっている。ここで、電極間隙に介在する絶縁部材
２３の位置については電極間隙に存在していれば良いと
いうことは言うまでもない。図４は本発明における静電
容量式トルクセンサに例えば、図１に示す矢印Ｓの方向
から応力が懸かった場合の固定電極１と固定電極２と電
極間に介在する電極絶縁体２３と液状誘電体２３の位置
関係を図１に示すＰ１−Ｐ２の断面で示したものである
。前記図４に示すように固定電極１，固定電極２は電極
絶縁部材２３によって、接触しなくなる。図５に本発明
による網目状電極絶縁部材２３Ａの一例を示す。網目状
絶縁部材２３Ａの断面は例えば円形になるよう形成され
、正常時に電極面との接触面積が少なくなるようになっ
ている。網目状絶縁部材２３Ａの網目形状は、例えば、
図６Ａ，Ｂ，Ｃに示すよう４角形，円形、または多角形
でも良いことは言うまでもない。また、網目状絶縁部材
の断面についても円形状であるならば、真円でなくとも
良い。図７に、細孔構造を有する電極絶縁部材２３Ｂと
固定電極１と固定電極２と電極間に介在する液状誘電体
２４の正常な位置関係を摸式的に示す。細孔構造を有す
る絶縁部材としては、例えばスポンジのような液体透過
性を有するもの、浸透膜のような固有の液体を透過させ
るものが考えられる。図７に示す電極絶縁部材２３Ｂの
場合、絶縁部材に形成してある細孔を通じて液状誘電体
２４が透過し電極間にコンデンサを形成する。
【０００９】
【発明の効果】本発明によれば、トルクセンサを取り付
ける動力伝達軸に垂直方向に応力が発生してもセンサの
出力信号に影響することなく精度の高いトルク検出が可
能になる。
ける動力伝達軸に垂直方向に応力が発生してもセンサの
出力信号に影響することなく精度の高いトルク検出が可
能になる。
【図１】本発明の一実施例に係る静電容量式トルクセン
サの部分断面図である。
サの部分断面図である。
【図２】静電容量式トルクセンサの電気結線図である。
【図３】２つの固定電極と間隙に介在する部材の正常な
位置関係を示した図である。
位置関係を示した図である。
【図４】本発明の一実施例に係る電極間の平行度が損な
われた場合の電気的絶縁状態を示した図である。
われた場合の電気的絶縁状態を示した図である。
【図５】網目状絶縁体の部分断面図である。
【図６】前記網目状絶縁体の網目形状の一実施例を示し
た図である。
た図である。
【図７】細孔構造を有する絶縁体の断面構造図である。
１，２…ホイートストーンブリッジ回路を構成する固定
電極、３…入力信号伝達用トランス、４…出力信号伝達
用トランス、５，６…固定用環状部材、７，８…支持体
、９…動力伝達軸、１２…ホイートストーンブリッジ回
路、２２…発振器、Ｃ２…コンデンサ。
電極、３…入力信号伝達用トランス、４…出力信号伝達
用トランス、５，６…固定用環状部材、７，８…支持体
、９…動力伝達軸、１２…ホイートストーンブリッジ回
路、２２…発振器、Ｃ２…コンデンサ。
Claims (4)
- 【請求項１】動力伝達軸上の軸方向の２点に固定された
電極支持体にコンデンサホイートストーンブリッジを形
成する円筒状固定対向電極を設け、発振器の出力信号を
入力側信号伝達トランスを介して前記のホイートストー
ンブリッジに入力し、該コンデンサホイートストーンブ
リッジの出力を出力側信号伝達トランスを介して取り出
し、出力信号から前記動力伝達軸のトルク印加時に生ず
る２点間の捻れ角を検出し、印加されたトルクを計測す
るトルクセンサにおいて、対向電極の電極間に、弾性を
有した絶縁部材と、液状の高誘電率を有する部材を介入
させることを特徴とする静電容量式トルクセンサ。 - 【請求項２】請求項１に記載する静電容量式トルクセン
サにおいて、絶縁部材が網目状の形状を有し、液状の高
誘電部材が網目を透過して対向する電極に接触すること
を特徴とする静電容量式トルクセンサ。 - 【請求項３】請求項２に記載する静電容量式トルクセン
サにおいて、網目状絶縁部材の断面の電極接触面が円形
状を有し、電極と絶縁部材との接触面積を少なくするよ
うにしたことを特徴とする静電容量式トルクセンサ。 - 【請求項４】請求項１に記載する静電容量式トルクセン
サにおいて、絶縁部材が細孔構造を有し、液状高誘電部
材が含浸することを特徴とする静電容量式トルクセンサ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193791A JPH04323527A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 静電容量式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9193791A JPH04323527A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 静電容量式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04323527A true JPH04323527A (ja) | 1992-11-12 |
Family
ID=14040512
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9193791A Pending JPH04323527A (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 静電容量式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04323527A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10138513B4 (de) * | 2001-08-06 | 2004-04-08 | Siemens Ag | Drehmomentsensor |
-
1991
- 1991-04-23 JP JP9193791A patent/JPH04323527A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10138513B4 (de) * | 2001-08-06 | 2004-04-08 | Siemens Ag | Drehmomentsensor |
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