JPH0462327B2 - - Google Patents

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、特に回転磁性体を介
して伝達されるトルクを磁気歪みをもつて非接触
で測定する改良されたトルク測定装置に関するも
のである。

［従来技術］ 背景技術 各種の回転駆動装置において、伝達トルクを正
確にかつ簡易に測定することが必要であり、種々
の産業分野における駆動装置の分析あるいは運転
状態の把握に極めて好適である。

通常、この種の回転駆動装置としては、各種の
原動機が知られており、特に車両のエンジン、電
気自動車の電動モータあるいは産業用モータとし
てほとんどあらゆる産業分野に利用されており、
このような回転駆動装置の運転状態を分析するた
めには、その回転数と並んで、トルク測定が正確
に行われる必要がある。

特に、車両用エンジン等においては、エンジン
自体あるいはその駆動力伝達機構であるトランス
ミツシヨン、プロペラシヤフト、差動ギア等各種
の駆動系のトルクを計測することにより、点火時
期制御、燃料噴射量制御、変速時期あるいは変速
比制御に利用され、これらの分析結果に基づいて
車両の燃費を改善し、あるいは運転特性を向上さ
せる等各種の利用に供することができる。

また、産業用モータにおいても、正確なトルク
測定に基づいて回転駆動系の最適制御及び診断作
用を行うことが可能となる。

従来技術 ところで、回転駆動系を介してトルクを伝達す
る場合に、回転駆動系内においてトルクを伝達す
る回転体、例えば回転軸やクラツチ板等には伝達
トルクに比例した歪みが発生し、従つて、この歪
み量を検出することにより、伝達トルクの測定を
行うことができる。

このため、従来より回転体内に発生した歪み量
を磁歪効果を用いて検出する装置が周知であり、
この装置によれば、トルクを伝達する回転体の一
部を強磁性体を用いて形成し、この回転磁性体の
磁歪量を磁気センサを用いて検出し、前記伝達ト
ルクを非接触で測定していた。

ここにおいて、前記磁気センサの検出信号は、
伝達トルクに依存する成分とトルクに依存しない
オフセツト成分の和として出力されているため、
正確なトルク測定を行うためには、磁気センサの
出力から前記オフセツト成分を減算することが必
要となる。

しかし、従来の測定装置では、前記オフセツト
成分の大きさが回転磁性体の回転に伴い不規則に
変化するにもかかわらず、これらを常に一定の値
とみなし、磁気センサの出力から予め定められた
一定の値をオフセツト成分として減算していた。

このため、従来の測定装置は、伝達トルクの測
定を正確に行うことができず、特にオフセツト成
分が大幅に変動する場合には、その測定値が極め
て不正確なものになるという問題があつた。

第８図及び第９図には、車両用エンジンのトル
ク伝達機構に設けられたトルク測定装置が概略的
に示されており、第８図には、トルク測定装置の
側面の概略が示され、第９図には第８図の−
断面図が概略的に示されている。

周知のように、エンジンで発生したトルクは、
回転軸１０を介して図示しない回転ヘライホイー
ルに伝わり、このフライホイールと摩擦接合する
クラツチ板を介してトランスミツシヨン側へ伝達
される。

このようにして、トルクの伝達が行われると、
トルクを伝達する回転軸１０や、クラツチ板、フ
ライホイール等の回転板には、伝達トルクの大き
さに比例した大きさの歪みεの異方性が生じる。
従つて、トルク伝達系が強磁性体をもつて形成さ
れている場合には、、発生する歪みの異方性の大
きさを磁歪効果を用いて磁気的に非接触で検出
し、伝達されるエンジントルクの測定を行うこと
ができる。

このため、トルク測定装置においては、トルク
が伝達される回転体を回転磁性体とするために、
回転軸１０あるいはフライホイールそのものを強
磁性体を用いて形成したり、あるいはこれら回転
軸１０又はフライホイールの表面に強磁性体を付
着させ、このようにして形成された回転磁性体に
向け、磁気センサ１２を所定間隔で離隔的に対向
配置している。

ここにおいて、使用される磁気センサ１２は、
回転軸１０と平行に配置されたコ字状の励磁コア
１４と、この励磁コア１４の内側に直交配置され
たコ字状の検出コア１８と、を含み、前記励磁コ
ア１４に励磁コイル１６を巻回し、前記検出コア
１８に検出コイル２０を巻回することにより形成
されている。

第１０図には、前記磁気センサ１２を用いて形
成された電気回路が示されており、励磁コイル１
６には、交流電源２２から正弦波電圧が印加さ
れ、磁気センサ１２と対向する回転軸１０を交番
磁化する。

この際、回転軸１０を介してトルクが伝達され
ている場合には、この回転軸１０内に応力が発生
し磁歪効果により前記励磁方向と直交した方向に
磁束成分が生じる。この磁束成分が検出コイル２
０により誘起電圧として検出され、交流増幅器２
４にて増幅された後、検波器２６にて整流検波さ
れる。

そして、この整流検波信号に含まれるオフセツ
ト成分は、一定値として取扱われ、その値はオフ
セツト減算値２８にて減算処理されたのち、トル
クに比例した信号として出力される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、磁気センサ１２の検出信号中に含まれ
るオフセツト成分は常に一定の大きさではなく、
その値は不規則に変化する。

これにもかかわらず、従来の測定装置では、オ
フセツト成分の大きさを常に一定の値とみなして
いるため減算器２８が検波器２６の検出信号から
減算するオフセツト信号の値が、実際のオフセツ
ト成分の値と異なつたものとなり、正確なトルク
測定を行うことができないという問題があつた。

第１１図には、前記整流器２６から出力される
電圧A₀の信号波形が示されており、図中Siは
100Nｍのトルクを伝達した場合に出力される電
圧波形を表し、S₀iは伝達トルク０に設定した場
合には検波器２６から出力される電圧波形、すな
わちオフセツト電圧波形を表している。

同図からも明らかなように、検波器２６から出
力される信号にはその大きさが不規則に変化する
オフセツト成分が含まれていることが理解され
る。

本発明者は、このようなオフセツト成分を除去
するため、その発生原因を分析したところ、次の
ような項目がその原因となることを解明した。

(a) 磁気センサの対向する回転磁性体（第８図、
第９図においては回転軸１０）の残留歪み。

(b) 回転磁性体の磁気的な不均一。

(c) 磁気センサと回転磁性体との相対位置関係の
変動。

(d) 磁気センサにて発生する高周波信号のクロス
トーク。

(e) 電気回路の処理により発生するオフセツト。

ここにおいて、(d)、(e)の原因によつて引き起こ
されるオフセツト成分はその値が一定であり、ま
た、(c)の項目によつて引き起されるオフセツト成
分も、磁気センサ１２の回転磁性体に対する配置
を適切に設定することにより、ほぼ一定となし得
る。

これに対し、(a)、(b)の項目により引き起される
オフセツト成分の大きさを一定とするためには、
回転磁性体の機械的性質の残留歪み、透磁率、飽
和磁束密度、容易磁化方向等の磁気的性能を均一
とすることが必要とされる。

しかし、円周方向全域に渡つて均一な磁気特性
を有するよう回転磁性体を形成することは実際上
不可能であり、従つて、前記(a)、(b)の項目によつ
て引き起こされるオフセツト成分を一定とするこ
とができない。

この結果、第１１図の波形Siで示す如く、検波
器２６から出力される信号A₀は、伝達されるト
ルクが一定の場合であつても、オフセツト成分に
より不規則に変動することとなる。従つて、検波
器２６の出力A₀から単に一定の値をオフセツト
信号成分として減算しても、減算器２８の出力
E₀は、第１２図に示す如く、脈動し、正確なト
ルク測定を行うことができないことが理解され
る。

このため、このような測定装置では、回転磁性
体が所定数回転する間に出力されるオフセツト成
分の平均値を求めておき、この値をオフセツトデ
ータとして予め減算器２８に設定する。そして、
検波器２４の出力信号A₀からオフセツト平均値
を漸次減算し、回転磁性体が所定数回転するごと
にこの減算値Ｅの平均値を求め、この平均値Ｅに
基づき伝達トルクの測定を行うことも考えられ
る。

しかし、このような対策を施しても、回転磁性
体を介して伝達されるトルクの大きさは、回転磁
性体の所定回転毎の平均値として求められるのみ
であり、伝達トルクの大きさを高い検出分解能で
リアルタイム測定することができず、特に、伝達
トルクが頻繁に変動するような場合には、これを
正確に測定することができないという問題があつ
た。

また、このように平均値に基づきトルク測定を
行う装置では、トルクの検出精度及び再現性が十
分でなくその有効な対策が望まれていた。

発明の目的 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、磁気センサの検出す
る信号からオフセツト成分を正確に除去し、応答
性の良い正確なトルク測定を行うことの可能なト
ルク測定装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 構 成 前記目的を達成するため本発明の装置は、トル
クを伝達する回転磁性体の磁歪量を磁気センサを
用いて検出し、前記伝達トルクを磁気センサの検
出する磁歪量に基づき非接触で測定するトルク測
定装置において、 前記回転磁性体の回転角を表すタイミグ信号を
出力するタイミング信号発生器と、 前記回転磁性体の回転角に依存して磁気センサ
から出力されるオフセツト信号が予め設定され、
前記タイミング信号に基づき回転角に応じたオフ
セツト信号を順次出力するオフセツト信号発生器
と、 前記磁気センサの検出信号からオフセツト信号
を減算する減算器と、 を含み、前記減算器の出力に基づき回転磁性体の
伝達トルクの測定を行うことを特徴とする。

ここにおいて、前記回転磁性体としてはトルク
が伝達される回転体部分であれば、回転軸部分あ
るいは回転円板部分のいずれを用いることも可能
である。

また、前記回転磁性体は、強磁性材料を用いて
形成することが好ましく、例えば、トルクを伝達
する回転体の周囲にその円周方向に沿つて強磁性
体を貼着して形成しても良く、あるいは前記回転
体そのものを強磁性体を用いて形成しても良い。

また、磁気センサから出力される信号をデジタ
ル的に処理する場合には、前記オフセツト信号発
生器は、予め回転磁性体の各回転角におけるオフ
セツト信号をデータとして記憶したメモリを用い
て形成し、タイミング信号発生器から出力される
タイミング信号に基づき回転角に対応するオフセ
ツト信号を順次出力するよう形成することが好ま
しい。

また、これとは逆に磁気センサから出力される
信号をアナログ的に処理する場合には、前記オフ
セツト信号発生器として波形発生器を用い、タイ
ミング信号発生器から出力されるタイミング信号
に基づき、回転磁性体の回転角に対応したオフセ
ツト信号をアナログ波形として出力するよう形成
することが好ましい。

発明の原理 次に、本発明のトルク測定装置の原理について
説明する。

本発明を行うにあたり、発明者は、磁気センサ
の出力中に含まれるオフセツト成分の検討、解析
を行つた。

この結果、第１１の信号Soiで示すごとく、こ
のオフセツト成分は、回転磁性体が１回転するご
とに同一波形となつて表れる特性を有することが
確認された。

すなわち、このオフセツト成分は、回転磁性体
の回転角に依存して周期的に変化し、回転磁性体
が１回転するごとに同一波形となつて現われる。

従つて、回転磁性体が同一の回転角度位置を通
過する際、磁気センサから出力される信号中に含
まれるオフセツト成分は、常にその大きさが等し
い値となることが理解される。

本発明は、このようなオフセツト成分の特性に
着目してなされたものであり、その特徴的事項
は、回転磁性体の０〜360°の範囲の回転角に依存
したオフセツト信号をオフセツトデータとして予
め設定しておき、磁気センサの出力信号から前記
回転角に応じたオフセツト信号を順次減算出力す
ることにある。

このようにすることにより、本発明によれば、
磁気センサの検出出力からオフセツト成分を確実
に除去し、オフセツト成分による影響を受けるこ
となく伝達トルクの測定を正確に行うことができ
る。

［作用］ 本発明は以上の構成からなり、次にその作用を
説明する。

本発明の装置を用いて伝達トルクの測定を行う
と、磁気センサからは第１１図に示すごとく、回
転磁性体の伝達トルクを表す信号Siがオフセツト
成分を含んだ状態で出力される。

これに対し、本発明においては、オフセツト信
号発生器内に、前記回転磁性体の回転角に依存し
たオフセツトデータが予め設定されており、回転
角を表すタイミングし号に基づき回転角に応じた
オフセツト信号を順次出力している。

そして、減算器内において、磁気センサから出
力される検出信号から前記オフセツト信号を減算
して出力する。

このようにして、本発明によれば、磁気センサ
が出力信号から回転角に依存したオフセツト成分
を確実に除去することができることから、磁気セ
ンサの検出出力に基づき、オフセツト成分に影響
されることなく、伝達トルクの測定をリアルタイ
ムで行うことができる。

第２図には、100Nｍの一定トルクを回転磁性
体を介して伝達した際、減算器から出力される信
号の一例が示されており、同図からも明らかなよ
うに、本発明によれば、磁気センサの検出出力か
らオフセツト成分をリアルタイムで除去すること
ができるため、従来の測定装置では不可能であつ
た回転磁性体の１回転以下の分解能を発揮し、伝
達トルクの測定をリアルタイムで行うことが可能
となる。

更に、本発明によれば、磁気センサから出力さ
れる信号からオフセツト成分をその都度リアルタ
イムで減算処理し、伝達トルクの測定を行うこと
ができるためトルクの測定を高精度でかつ再現性
良く行うことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、回転磁
性体を介して伝達されるトルクの測定を、リアル
タイムでかつ正確に行うことが可能となる。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づき説
明する。なお、前記実施例と対応する部材には同
一符号を付しその説明は省略する。

第１実施例 構 成 第３図及び第４図には、本発明にかかるトルク
測定装置の磁気センサ部分の概略が示されてお
り、第３図にはその側面の概略、第４図にはその
正面側の概略が示されている。

本実施例において、磁気センサ１２は、回転軸
１０と平行に配置された励磁コア１４と、この励
磁コア１４の内側に直交配置された検出コア１８
と、を含み、これら各コア１４，１８にそれぞれ
励磁コイル１６及び検出コイル２０を巻回するこ
とにより形成されている。

第１図には、本実施例の装置の電気回路が示さ
れており、磁気センサ１２の励磁コイル１６に
は、発振器３０から交流増幅器３２を介して正弦
波又は３角波等の対称交流波形電圧が印加され、
回転軸１０を交番磁化する。

このようにしてトルクを伝達することにより回
転軸１０内に発生する歪みを、検出コイル２０に
より起電力として検出し、この検出信号を増幅器
３４、検波器３６及びＡ／Ｄ変換器３８を介して
減算器４０に入力している。

また、前記回転軸１０の回転角はタイミング信
号発生器４２により検出され、タイミング信号発
生４２は、この検出回転角を表すタイミング信号
をＡ／Ｄ変換器３８、減算器４０及びメモリ４４
に入力している。

実施例において、前記タイミング信号発生器４
２は、回転軸１０の基準位置信号θ₀と回転角度信
号θとを検出し、回転軸１０が１度回転すること
にその回転角を表すタイミング信号を出力してい
る。そして、前記Ａ／Ｄ変換器３８は、このよう
にしてタイミング信号発生器４２からタイミング
信号が入力されるたびに、検波器３６から出力さ
れる整流検波信号Siをアナログ信号からデジタル
信号に変換し、減算器４０に向け出力してる。

また、実施例において、前記メモリ４４はオフ
セツト信号発生器として用いられており、このメ
モリ４４内には、回転軸１０の回転角に依存した
オフセツトデータが書込み記憶されている。

ここにおいて、例えば磁気センサ１２の出力信
号からオフセツト成分を減算除去する作業を、回
転軸１０が１度回転するごとに繰返して行おうと
する場合には、前記メモリ４４内に、回転軸１０
の０〜360度までの回転角に依存した360個のオフ
セツトデータを、回転軸１０の回転角と１対１の
対応関係で指定されたアドレスをもつて書込み記
憶する。

そして、タイミング信号発生器４２からタイミ
ング信号が出力されるたびに、メモリ４４は、回
転軸１０の回転角に対応したオフセツト信号S′oi
を減算器４２に向け出力する。

減算器４０は、タイミング信号発生器４２から
出力されるタイミング信号に同期して、Ａ／Ｄ変
換器６５から入力される磁気センサ１２の検出信
号Ｄからオフセツト信号S′₀iを減算し、信号Ｅと
して出力する。

作 用 本実施例は以上の構成からなり、次に、その作
用を四気筒ガソリンレシプロエンジンの駆動系シ
ヤフトを伝達するトルクを測定する場合を例にと
り説明する。

周知のように、四気筒レシプロエンジンのトル
ク出力は、吸気、圧縮、爆発、排気という四サイ
クルにおける出力変化が四気筒分合成されたもの
であり、ここにおいて、１つの気筒に着目する
と、この気筒は爆発工程において大きな正のトル
クを出力し、他の工程ではトルクを少し消費しそ
の出力は負の値となる。

そして、このレシプロエンジンに含まれる４つ
の気筒は、気筒番号で１、３、４、２の順に爆発
工程を順次行つており、各気筒の爆発工程及び他
の一連の工程は、気筒番号で１、３、４、２の順
に180度づつ（1/2回転づつ）位相がずれた状態で
行われる。

従つて、ある１つの気筒が爆発工程でトルクを
発生しているときには、他の３つの気筒はトルク
を少しづつ消費しており、結局エンジンから出力
されるトルクは、全気筒のトルク値の緩和となる
ため各気筒の爆発工程付近において最大値を示す
ことになる。

第５図及び第６図には、このような四気筒ガソ
リンレシプロエンジンの駆動系シヤフトを伝達す
るトルクを測定した際の検波器３６の出力信号Si
及び減算器４０の出力信号Ｅが示されている。

本実施例のトルク測定装置を用いて、前記四気
筒ガソリンレシプロエンジンの駆動系シヤフトを
伝達するトルクを測定する場合には、まず励磁コ
イル１６に、発振器３０から周波数及び振幅一定
の交流電圧を印加し、強磁性体を用いて形成され
た回転軸１０を交番磁化する。

このとき、検出コイル２０には、前記交番磁化
に直交した方向に誘起されたトルクに依存した信
号成分Stiと、トルクに依存しないオフセツト成
分S₀iと、が加算された交流電圧が検出信号Siと
して誘起され、この検出信号Siが増幅器３４、検
波器３６を介して出力される。従つて、検波器３
６から整流検波して出力される信号Siは、 Si＝Sti＋Soi ……(1) で表わされる。

第５図は、このようにして検波器３６から検出
出力される磁気センサ１２の検出信号Siを表して
おり、図中Ａは回転軸１０を介して負荷を接続
し、エンジンから平均100Nｍの定常トルクを出
力している際の検出信号を表し、Ｂは無負荷状
態、すなわちトルク零でエンジンを運転している
ときの検出信号を表している。

ここにおいて、無負荷時には、検出センサ１２
の検出するトルクに依存する信号Stiは零である
ため、Si＝Soiとなり、従つて、第５図に示す検
出信号Ｂはオフセツト成分Soiそのものを表すこ
とになる。

ここにおいて、このオフセツト成分Soiは、同
図からも明らかなように、回転角度に依存し、
360度周期で同一波形となる。

このため、本実施例装置は、予め０〜360度の
範囲内の各回転各に対応するオフセツト成分Soi
を測定し、これをオフセツトデータとしてメモリ
４４内に予め格納しておく。そして、検波器３６
から検出出力される信号Siからメモリ４４内に格
納されたオフセツト信号S′oiを減算することによ
り、トルクに依存する成分Stiのみからなる検出
信号Ｅを出力する。

すなわち、実施例の装置においては、タミング
信号発生器２４から、回転軸１０が１度回転する
毎にその回転角を表すタイミング信号がＡ／Ｄ変
換器３８、減算器４０及びメモリ４４に向け出力
され、Ａ／Ｄ変換器６５は、タイミング信号が入
力される毎に、検波器３６から出力される信号Si
をデジタル信号に変換して減算器４０に出力し、
これと同時にメモリ４４はタイミング信号が入力
されると同時にタイミング信号により表される回
転角に対応するアドレスから、オフセツト信号
S′oi値を減算器４０に向け出力する。

そして、減算器４０は、タイミング信号が入力
される毎に検出信号Siとオフセツト信号S′oiとを
次式に基づき演算する。

Ｅ＝Si−S′oi ……(2) ここにおいて、Ａ／Ｄ変換器３８から入力され
る検出信号Siに含まれるオフセツト成分Soiは、
前述したように、メモリ４４から出力されるオフ
セツト信号S′oiと等しく、従つて、前記第２式は
次式のように表され、減算器４０からは伝達トル
クに比例した成分Stiのみからなる検出信号Ｅを
リアルタイムで出力することができる。

Ｅ＝Si−S′oi ＝（Sti＋Soi）−S′oi ＝Sti ……(3) 第６図は、このようにして減算器４０から出力
される検出信号Ｅを表しており、その縦軸は前記
第５図に比し約５倍のスケールで表されている。
同図から明らかなようにレシプロエンジン特有の
トルク出力波形が回転角１度の分解能で良好に測
定できる。

また同図からも明らかなように、本実施例のト
ルク測定装置では、トルクの測定を回転軸１０が
１度回転する毎に行つているが、この値は要求さ
れる回転角分解能、回転数、Ａ／Ｄ変換及びメモ
リアクセス時間、減算演算時間等の各種フアクタ
によつて決定されるものである。例えば本実施例
のように、トルク検出を回転数6000RPMの条件
の下で１度毎に行う場合には、 60／（6000×360）＝28×10^-6(s)以内の時間です
べての信号処理を行う必要があるが、この程度の
時間があれば充分余裕をもつてその信号処理を行
うことが可能であり、今日の信号処理技術では、
同様の条件のもとで、0.1度ごとに前記トルク測
定を行うことも容易である。

また、このような高い分解能が要求されない場
合には、前記トルクの測定を例えば、30度毎とい
つたようにおおまかに行うことも可能であり、こ
のようにすることによりトルク測定装置をより安
価に形成することも可能である。

以上説明したように、本実施例によれば、従来
装置では、測定が不可能であつた瞬時トルクの測
定をも容易に行うことができ、本実施例の装置を
例えばレシプロエンジンの伝達トルクの測定に用
いた場合に、エンジンの各気筒の爆発により発生
したトルクをそれぞれ分離して測定するこも可能
であり、エンジンの測定、制御、診断を良好に行
うことが可能となる。

また、本実施例の測定装置を、電気式モータの
駆動系における伝達トルクの測定に用いた場合に
は、モータの磁極数によるトルクの変動をも正確
に検出することが可能となり、同様にモータの測
定、制御、診断を良好に行うことができ、また、
これ以外にもその他の用途、例えば工業機械、ロ
ボツト等におけるトルクの測定にも幅広く用いる
ことが可能となる。

また、本実施例の装置を、例えば分解能の低い
トルク測定に用いた場合においても、検出信号か
らオフセツト成分を正確に除去することができる
ので、従来装置に比し、より精度の高いかつ再現
性の良い測定を行うことが可能となる。

なお、前記第１実施例は、測定信号をデジタル
的に処理する回路を用いて形成されているが、本
発明の装置は、これに限らず、測定信号をアナロ
グ的に処理することも可能である。

第２実施例 第７図には、本発明の好適な第２実施例が示さ
れており、本実施例の特徴的事項は、第１実施例
において行つたデジタル演算処理をアナログ演算
処理に置換えて行うことにある。

このため、本実施例の測定装置は、前記第１図
に示す装置のＡ／Ｄ変換器３８、タイミング信号
発生器４２、メモリ４４、減算器４８の替りに、
アナログ減算器４０、タイミング信号をアナログ
出力するタイミング信号発生器４２、オフセツト
信号発生器としてのアナログ波形発生器５０を用
いて形成されている。

ここにおいて、前記タイミング信号発生器４２
は、前記実施例の場合と同様にして回転磁性体の
回転角を検出し、この回転角を表すタイミング信
号をアナログ波形発生器に５０に向け出力する。

実施例において、このアナログ波形発生器５０
には、前記第５図の波形Ｂで示される０〜360度
の範囲のオフセツト成分がオフセツトデータとし
て予め設定されており、タイミング信号発生器４
２から出力されるタイミング信号に基づき、回転
角に対応したアナログ電圧波形をオフセツト信号
S′oiとして減算器４２に向け出力する。

そして、減算器４０は、検波器３６から入力さ
れる磁気センサ１２の検出信号Siからこのオフセ
ツト信号S′oiを減算し、この減算値Ｅを出力す
る。

このようにして、本実施例の装置によれば、磁
気センサ１２の検出する検出信号からオフセツト
信号をアナログ的に減算処理することにより、オ
フセツト成分に影響されることなく伝達トルクの
測定をリアルタイムでかつ再現性良く行うことが
可能となる。

特に、本実施例の装置は、測定データをアナロ
グ信号処理するため、前記デジタル方式に比し、
極めて高速な演算を行い、そのトルク測定をより
高い分解能で行うことが可能となり、また測定信
号をアナログ信号という連続量として取扱うた
め、減算器４０からはまろやかな検出信号を得る
ことができ、デジタル信号処理を行う場合に見ら
れる量子雑音の発生を有効に防止することが可能
となる。

なお、前記第１および第２の実施例において
は、磁気センサ１２として、励磁コア及び検出コ
アを十字に交差したものを用いた場合を例にとり
説明したが、本発明はこれに限らず、例えば回転
磁性体を取巻くリング状のコアを２個設け、その
一方を励磁コア、他方を検出コアとして用いるこ
とも可能である。

また、本発明においては、磁気センサ１２と
し、複数のコアを組合せて形成された励磁コア
群、検出コア群を用いることも可能であり、更に
複数のポールを持つ各種形状のコアを用いること
も可能である。

ところで、以上の説明は［発明が解決しようと
する問題点］において、分析したオフセツト成分
のうち項目(a)、(b)が回転に伴い周期的に変動し、
項目(c)、(d)、(e)は安定で一定であるとして行つた
が、ここで項目(c)すなわち「磁気センサと回転磁
性体との相対位置関係の変動」があつた場合で、
かつ、この変動が回転に同期して同期的に変動す
る場合も回転角に依存したオフセツト変動となる
ので本発明の方法により除去できることは明らか
である。

例えば磁気センサと回転磁性体との位置合せが
不正確で芯ずれしている場合、クリアランスが回
転に伴い周期的に変化することにより、オフセツ
トが周期的に変動するので、本発明の方法により
効果的に除去することができる。

特に、磁気センサ１２として、リング状のコア
と、回転磁性体の周囲に巻回されたコイルとを有
するものを用いた場合には、磁気センサの取付け
誤差により発生する回転周波数変動を効果的に除
去し、検出精度と応答性を更に向上させることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるトルク測定装置の好適
な第１実施例を示すブロツク図、第２図は第１図
に示す装置の減算器から出力される信号の一例を
示す波形図、第３図及び第４図は第１実施例にお
いて用いられる磁気センサの概略説明図、第５図
及び第６図は第１実施例の装置を用いて四気筒レ
シプロエンジンから出力されるトルクの測定を行
つた場合の検波器及び減算器の出力信号波形図、
第７図は本発明の好適な第２実施例を示すブロツ
ク図、第８図及び第９図は従来のトルク測定装置
に用いられる磁気センサの概略説明図、第１０図
は従来のトルク測定装置のブロツク図、第１１図
及び第１２図は第１０図に示すトルク測定装置の
検波器及び減算器の出力信号波形図である。 １０……回転磁性体として回転軸、１２……磁
気センサ、４０……減算器、４２……タイミング
信号発生器、４４……オフセツト信号発生器とし
てのメモリ、５０……オフセツト信号発生器とし
てのアナログ波形発生器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トルクを伝達する回転磁性体の磁歪量を磁気
   センサを用いて検出し、前記伝達トルクを磁気セ
   ンサの検出する磁歪量に基づき非接触で測定する
   トルク測定装置において、 前記回転磁性体の回転角を表すタイミング信号
   を出力するタイミング信号発生器と、 前記回転磁性体の回転角に依存して磁気センサ
   から出力されるオフセツト信号が予め設定され、
   前記タイミング信号に基づき回転角に応じたオフ
   セツト信号を順次出力するオフセツト信号発生器
   と、 前記磁気センサの検出信号からオフセツト信号
   を減算する減算器と、 を含み、前記減算器の出力に基づき回転磁性体の
   伝達トルクの測定を行うことを特徴とするトルク
   測定装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、前記
   オフセツト信号発生器は、予め回転磁性体の各回
   転角に依存したオフセツト信号を記憶したメモリ
   を含み、タイミング信号発生器から出力されるタ
   イミング信号に基づき回転角に応じたオフセツト
   信号を出力することを特徴とするトルク測定装
   置。 ３ 特許請求の範囲１記載の装置において、オフ
   セツト信号発生器は、予め回転磁性体の各回転角
   に依存したオフセツト信号を記憶した波形発生器
   を含み、タイミング信号発生器から出力されるタ
   イミング信号に基づき回転角に依存したオフセツ
   ト信号をアナログ波形として出力することを特徴
   とするトルク測定装置。