JPH045530A - トルクトランスジューサ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は軸に加わるトルクの大きさを検出する為に用
いられるトルクトランスジューサに関する。

〔従来の技術〕

従来のトルクトランスジューサはトーションバーの両端
の軸に検出リングを、それらの検出リングに備わってい
る多数の歯が向い合う状態に取付け、そしてそれらの歯
の対向部に近接させて検出コイルを配置しである。この
構造においては、トーションバーにトルクが加わって捻
れると上記両検出リングにおける歯相互がずれてそこで
の磁気抵抗が変化し、それを上記検出コイルが検出する
ことにより、該コイルはトルクに対応した信号を出力す
る（例えば特開平１−２４４３２２号公報参照） 〔発明が解決しようとする課題〕 この従来のトルクトランスジューサでは、トルクの大き
さに対応する信号が一つしか得られぬ為、その利用範囲
が限定される問題点があった。

本発明は上記従来技術の問題点（技術的課Ｒ）を解決す
る為になされたもので、夫々トルクの大きさに対応する
２種の異なる出力信号を得ることができて、例えばそれ
らの出力信号をブリフジ回路に入れることによって、ト
ルクが０のときに出力が０となる７字特性で、しかも一
つのコイルの場合に比べて２倍のレベルの信号を得るよ
うにする為に利用することができるようにしたトルクト
ランスジューサを提供することを目的とするものである
。

〔課題を解決する為の手段〕

上記目的を達成する為に、本願発明は前記請求の範囲記
載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次の
通りである。

〔作用〕

入力軸と出力軸との間にトルクが加わると、第１及び第
２の検出ユニットにおける各トーションバーが夫々捻じ
れ、一方のユニ７）においては−対の検出リング相互の
歯の対向幅が増加し、他方のユニットにおいては減少す
る。その結果、一方の検出ユニットと他方の検出ユニッ
トの各検出コイルからは、トルクの大きさに対し相互に
逆特性で変化する出力信号が得られる。

〔実施例〕

以下本願の実施例を示す図面について説明する。

第１図において、１はケースを示し、例えば非磁性材料
で形成される。２は回動力の伝達軸を示し、上記ケース
１に対し軸受３，４によって回動自在に取付けである。

５，６，７，８．９は夫々上記伝達軸２における入力軸
、出力軸、中間軸、第１のトーションバー、第２のトー
ションバーを夫々示し、これらは一体に形成されている
。上記入力軸５、出力軸６及び中間軸７は図示の如く太
く形成されて捻じれに対する耐力が大となっている。

次に１１は第１のトルク検出ユニットを示し、上記第１
のトーションバー８及び符号１４〜１９で示される部材
で構成しである。１２は第２のトルク検出ユニットを示
し、上記第２のトーシロンバ−９及び符号１４゛　〜１
９゛　で示される部材で構成しである。

先ず第１のトルク検出ユニット１１について説明する。

１４は第１の検出リング、１６は第２の検出リングで、
いずれも磁性材料（例えば電磁ステンレス或いは珪素鋼
）で形成され、夫々非磁性材料（例えば真鍮或いはプラ
スチック）で形成されたスペーサ１５．１７を介して入
力軸５及び中間軸７に固定しである。これらの検出リン
グはトーションバー８と同軸上でかつ相互にトーシロン
バ−８の軸線方向に対向状態に並置され、第２図に示さ
れる如く各々は相互の対向部に夫々多数の歯１４ａ、１
６ａを備えている。父上記両検出リング１４．１６は、
第１のトーションバー８の捻れがＯの時に１ｌｔ１４ａ
１６ａ相互の対向幅−１がそれらの歯１４ａ、１６ａの
歯幅−０の丁度１／２　となるように位置決めされてい
る。

又両検出リング１４．１６の歯の先端相互の間隔Ｇはで
きるだけ小さくなるように、例えば上記歯幅−０の１／
１０乃至１／２０となるようにしである。第１図に示さ
れる１８は上記検出リング１４．１６の近傍に設けた検
出コイルで、上記の歯１４ａ、１６ａ相互の対向幅に対
応した出力を得る為のものである。１９はヨークで、断
面コ字状の環状形状に形成されている。

該ヨーク１９はコイル１８による上記対向幅の変化の検
出感度を高める為に設けたものである。

次に第２の検出ユニット１２について説明する。この検
出ユニット１２は上記第１の検出ユニット１１と同様の
構成であり、機能上間−又は均等構成と考えられる部材
には第１の検出ユニット１１の場合と同一の符号に「°
」を付して重複する説明を省略する。同第２の検出リン
グ１６’　　は上記第１のトルク検出ユニット１１にお
ける検出リング１６と一体に形成され、スペーサ１７を
共通に利用して中間軸７に取付けである。又第１の検出
リング１４’　　と第２の検出リング１６°　における
歯１４ａ’、　１６ａ’相互の対向関係は、第１及び第
２のトーションバ−８，９が同方向に捻じれた場合にお
いて歯１４ａ’、　１６ａ”相互の対向幅−２が上記対
向幅−１の変化と反対になるように、即ち対向幅１１１
が増加すれば対向幅−２が減少し、対向幅−１が減少す
れば対向幅−２が増加するように定めである。

次に第４図は上記トルクトランスジューサを用いたトル
ク検出回路の一例を示すもので、３１は励磁用の交流電
源、３２．３３はブリッジ形成用抵抗、３４、３５は出
力端子を夫々示す。

上記構成のトルクトランスジューサは入力軸５が駆動源
に接続され、出力軸６が負荷に接続される状態で使用さ
れる。この状態において駆動源からの回動力は伝達軸２
を介して負荷に伝達される。

一方、検出回路においては電源３１からの交流電流が各
検出コイル１８．１８’　　に流れ、各検出コイルから
発せられた磁束Φ及びΦ°　がヨーク１９．１９’　及
び検出リング１４．１６．１４’、　１６“を磁路とし
て通る。

上記回動力が伝達される場合において軸２に加わるトル
クが０の場合には、トーションバー８，９はいずれも捻
じれず、第１及び第２の各トルク検出ユニット比１２に
おける歯相互の対向幅−１−２は相互に等しいままであ
る為、各検出ユニットの検出コイル１８．１８”　のイ
ンピーダンスは等しく、従って出力端子３４．３５に現
れる信号は０である。

一方、上記の場合において伝達軸２にトルクが加わると
、そのトルクは第１のトーションバー８及び第２のトー
ションバ−９に夫々同方向の捻じれをもたらす。この捻
じれにより、各トルク検出ユニット１１．１２の検出リ
ング１４．１４°　は第３図に矢印３７で示される如く
第２の検出リング１６．１６°　に対して相対的に変位
する。この変位の為、歯相互の対向幅１１．　Ｗ２は夫
々Ｉｌｌ’、　Ｗ２°と変化する。この為谷検出コイル
１８　１８°　のインピーダンスはそれら対向幅の変化
に対応してしかも相互には逆の特性で変化し、それらか
らは相互に逆の特性（一方が増加すれば他方は減少）の
出力信号が出力される。その結果、出力端子３４．３５
間には上記伝達軸２に加わったトルクに対応する出力信
号を得ることができる。

次に上記構成の検出回路においては、出力端子３４゜３
５間に得られる出力電圧は第５図に符号３８で示される
ようなＶ字特性である。しかし出力端子３４３５に得ら
れる出力信号を位相検波することにより、軸２に加わる
トルクと位相検波された後の信号との関係を符号３９で
示すように直線の関係とすることができる。従ってその
位相検波された信号のレベルを測定することによって軸
２に加わるトルクの大きさとその方向を知ることができ
る。

次に第６図は本願の異なる実施例を示すもので、第１及
び第２のトルク検出ユニッ）　ｌｉｅ、　１２ｅに対し
て共通の励磁コイル４１を設けた例を示すものである。

尚４２は励磁コイル４１、第１及び第２の検出コイル１
８ｅ、　１８”ｅに跨がって設けられた筒状のヨークを
示す。

このような構成のトルクトランスジューサは、例えば第
７図に示される如き検出回路において使用される。

上記の如き構成のトルクトランスジューサを使用する場
合、励磁コイル４１により発せられる磁束は第６図に符
号φａ、Φｂ、ΦＣで示されるような経路を通る。この
状態において軸２ｅに加わるトルクが０の場合には、歯
１４ａｅと！１６ａｅとの対向幅及び歯１４ａ’ｅ　と
歯１６ａ’ｅ　との対向幅が等しくて、各々の歯相互間
の磁気抵抗が等しく、従って磁束ΦｂとΦＣが等しい為
、第１の検出コイル１８ｅと第２の検出コイル１８゛ｅ
には同じレベルの信号が得られる。従って出力端子３４
ｅ、３５ｅ間に得られる出力信号はＯである。一方、軸
２ｅにトルクが加わりトーションバ−８ｅ、　９ｅに捻
じれが生ずると、前実施の場合と同様の歯相互のずれに
よって、第１のトルク検出ユニットｌｉｅにおける！１
ｉ１４ａｅ、　１６ａｅ相互間の磁気抵抗及び第２のト
ルク検出ユニ、ト１２ｅにおける歯１４ａ’ｅ、　１６
ａ’ｅ相互間の磁気抵抗が相互に逆特性で変化する。そ
れらの磁気抵抗の変化により上記磁束Φｂ、ΦＣが夫々
変化し、その結果、検出リング１４ｅ及び検出リング１
４゛ｅを夫々通る磁束が変化して、検出コイル１８ｅ、
　１８’ｅに得られる信号のレベルは、夫々上記トルク
の大きさに対応ししかも相互には逆特性で変化する。そ
の結果、出力端子３４ｅ、　３５ｅには上記トルクの大
きさに対応した出力信号を得ることができる。

なお、機能上前図のものと同−又は均等構成と考えられ
る部分には、前回と同一の符号にアルファベットのｅを
付して重複する説明を省略した。

〔発明の効果〕

以上のように本発明にあっては、入出力軸５゜６間にト
ルクが加わった場合、一方の検出ユニット１１において
は相互に対向する！１Ｊ１４ａ、　１６ａ相互の対向幅
が上記トルクの大きさに対応して増加して、検出コイル
１８からはトルクの大きさに対応する出力信号を得るこ
とができ、他方の検出ユニット１２においては相互に対
向する歯１４ａ’、　１６ａ’相互の対向幅が上記トル
クの大きさに対応して減少して、検出コイル１８°　か
らはトルクの大きさに対応し、しかも上記一方の検出ユ
ニット１１から得られる出力信号とは逆の関係で変わる
もう一つの信号を同時に得ることのできる特長がある。

このことは、それら２種の異なる信号を例えばブリ、ジ
回路に入れて、トルクがＯのときに出力が０となるＶ字
特性で、しかも一つのコイルの場合に比べて２倍のレベ
ルの信号を得るようにする為に利用することのできる有
用性がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は縦断面図、
第２図は検出リングにおける歯相互の対向関係を示す為
の展開図（検出リングを展開した状態を示す図）、第３
図は伝達軸にトルクが加わった場合の一例を示す第２図
と同様の図、第４図は検出回路の一例を示す回路図、第
５図は検出回路の出力特性を示す特性図、第６図は異な
る実施例を示す縦断面図、第７図は検出回路の異なる例
を示す回路図。 ５・・・入力軸、６・・・出力軸、７・・・中間軸、８
．９・・・トーシツンパー、１１．１２・・検出ユニッ
ト、１４．１６．１４’、　１６’・・・検出リング、
１４ａ、　１６ａ、　１４ａ’、　１６ａ’　・・・歯
、１８．１８・検出コイル。 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力軸と出力軸との間には、トーションバーと、トーシ
   ョンバーと同軸上においてトーションバーの軸線方向に
   並置されかつ相互に対向する側に夫々多数の歯を備えて
   いる一対の検出リングと、上記一対の検出リングの近傍
   に配設されて歯相互の対向幅の大きさに対応した信号を
   出力し得るようにした検出コイルとから成る検出ユニッ
   トを配設し、上記トーションバーの捻じれに対応して上
   記一対の検出リングにおける歯相互の対向幅が増減し、
   その増減に対応した信号を上記検出コイルから得るよう
   にしてあるトルクトランスジューサにおいて、上記入力
   軸と出力軸との間には、上記検出ユニット２組を、相互
   間に捻じれに対する耐力が大なる中間軸を介して縦続状
   に介設すると共に、その介設の状態は、上記入力軸と出
   力軸との間に両検出ユニットにおけるトーションバーが
   相互間に上記中間軸を介して接続され、入力軸側の検出
   ユニットにおける入力軸の側の検出リングが上記入力軸
   に、出力軸側の検出ユニットにおける出力軸側の検出リ
   ングが上記出力軸に、入力軸側の検出ユニットにおける
   出力軸側の検出リングと出力軸側の検出ユニットにおけ
   る入力軸側の検出リングとが夫々上記中間軸に夫々連結
   してあり、上記入力軸側の検出ユニットにおいて相互に
   対向している歯相互の位置関係と、上記出力軸側の検出
   ユニットにおいて相互に対向している歯相互の位置関係
   とは、一方の検出ユニットにおける歯相互の対向幅が増
   加する場合に、他方の検出ユニットにおける歯相互の対
   向幅が減少する関係にしてあることを特徴とするトルク
   トランスジューサ。