JPH0743227A - Method for calibrating torque sensor - Google Patents

Method for calibrating torque sensor

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JPH0743227A
JPH0743227A JP19136093A JP19136093A JPH0743227A JP H0743227 A JPH0743227 A JP H0743227A JP 19136093 A JP19136093 A JP 19136093A JP 19136093 A JP19136093 A JP 19136093A JP H0743227 A JPH0743227 A JP H0743227A
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torque
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output shaft
combustion engine
torque sensor
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Takashi Washimi
隆 鷲見
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Abstract

PURPOSE:To calibrate the output value of a torque sensor with high accuracy by using the line connecting a torque-output characteristic point set through a first process and a torque-output characteristic point measured during a second process as the output characteristic of the torque sensor. CONSTITUTION:A torque sensor 1 is constituted of a magnetostriction film 3 which is formed on the outer periphery of the output shaft 2 of an internal combustion engine so as to detect the torque generated against the shaft 2 and a magnetic head 4 which detects the magnetizing state of the film 3. The sensor 1 is mounted on a vehicle while the sensor 1 is connected to the combustion engine. When the engine is stopped, no torque is applied to the shaft 2 and the shaft 2 is released from the torque T0 applied to the film 3 at the time of forming the film 3 and the film 3 is strained due to the restoring force of the shaft 2. The output V0 of the sensor 1 is measured in a state where the output torque of the combustion engine is '0' and a torque-output characteristic line connecting the point at which the torque is (T0, 0) and another point at which the output of the sensor 1 is (0, V0) is set. The output torque T of the combustion engine is detected by correlating the output of the sensor 1 during the operation of the combustion engine with the torque-output characteristic line.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はトルクセンサの校正方法
に係り、特に内燃機関の出力トルクを検出すべく内燃機
関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪式トルク
センサの出力特性を校正するトルクセンサの校正方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of calibrating a torque sensor, and more particularly, to an output characteristic of a non-contact magnetostrictive torque sensor having a magnetostrictive film formed on the output shaft of the internal combustion engine to detect the output torque of the internal combustion engine. The present invention relates to a method of calibrating a torque sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、内燃機関の出力トルクを検出
する装置として、内燃機関の出力軸のねじれを検出して
出力トルクに換算する装置が知られている。内燃機関の
出力軸は内燃機関で発生した出力トルクを駆動輪に伝達
するシャフトであり、その回転方向には、出力トルクに
応じたねじれが発生することに着目したものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a device for detecting an output torque of an internal combustion engine, a device for detecting a twist of an output shaft of the internal combustion engine and converting it into an output torque is known. The output shaft of the internal combustion engine is a shaft that transmits the output torque generated in the internal combustion engine to the drive wheels, and the output shaft of the internal combustion engine focuses on the fact that a twist according to the output torque occurs in the rotation direction.

【0003】この場合、出力軸のねじれを検出する機構
としては、出力軸に磁歪材からなる膜を形成し、その膜
の表面に発生する磁力を磁気ヘッド等を用いて検出する
非接触磁歪式トルクセンサが知られている。磁歪材が、
加えられた歪みに応じて磁化状態を変化させることか
ら、その膜(以下、磁歪膜と称す)から発せられる磁力
を基に出力軸のねじれ状態を検出しようとするものであ
る。
In this case, as a mechanism for detecting the twist of the output shaft, a non-contact magnetostrictive system in which a film made of a magnetostrictive material is formed on the output shaft and the magnetic force generated on the surface of the film is detected using a magnetic head or the like. Torque sensors are known. Magnetostrictive material
Since the magnetized state is changed according to the applied strain, the twisted state of the output shaft is to be detected based on the magnetic force generated from the film (hereinafter referred to as a magnetostrictive film).

【0004】ところで、かかるトルクセンサにおいて
は、出力軸と磁気ヘッドとのマッチングによっては、磁
歪膜の発する磁気強度に対して磁気ヘッドから出力され
る電圧信号にバラツキが生ずる場合がある。また、内燃
機関の出力軸に磁歪膜を形成する際の環境温度とトルク
センサとして使用する際の環境温度との差に起因して、
温度歪みによる出力特性変化が生ずる場合もある。
In such a torque sensor, the voltage signal output from the magnetic head may vary with respect to the magnetic intensity generated by the magnetostrictive film depending on the matching between the output shaft and the magnetic head. Further, due to the difference between the environmental temperature when forming the magnetostrictive film on the output shaft of the internal combustion engine and the environmental temperature when using as a torque sensor,
The output characteristics may change due to temperature distortion.

【0005】このため、従来よりかかる構成のトルクセ
ンサを用いる場合は、一般に磁気ヘッドの組み付けが終
了した後にトルクセンサの零点調整を実行していた。例
えば、実開昭60−163334号公報は、かかる零点
調整を内燃機関の無負荷運転時に行うトルク検出装置を
開示している。
Therefore, when the torque sensor having such a structure is used, the zero adjustment of the torque sensor is generally executed after the magnetic head is completely assembled. For example, Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-163334 discloses a torque detection device that performs such zero point adjustment during no-load operation of an internal combustion engine.

【0006】つまり、内燃機関がアイドリング状態等の
等速運転下にある場合、または停止時は、その出力軸に
はほとんど歪みが発生しないことに着目し、この状態で
磁気ヘッドから発せられる電圧信号を出力トルク“0”
時の出力信号、すなわち零点信号として把握する。そし
て、その零点信号を基準としてトルクセンサの出力特性
を校正し、品質のバラツキを吸収しようとするものであ
る。
That is, when the internal combustion engine is operating at a constant speed such as in an idling state, or when it is stopped, it is noted that the output shaft is hardly distorted, and in this state, the voltage signal generated from the magnetic head is generated. Output torque "0"
It is grasped as an output signal at time, that is, a zero point signal. Then, the output characteristic of the torque sensor is calibrated with reference to the zero point signal to absorb the quality variation.

【0007】このように、内燃機関の停止時等にトルク
センサの出力特性を校正する場合、確実に出力トルク
“0”時の磁気ヘッドの出力電圧を零点信号として検出
することができ、生産ライン上で特別に校正工程を設け
ることなくトルクセンサの校正を実施することが可能で
ある。
As described above, when the output characteristics of the torque sensor are calibrated when the internal combustion engine is stopped, the output voltage of the magnetic head when the output torque is "0" can be reliably detected as a zero point signal. It is possible to calibrate the torque sensor without providing a special calibration step above.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のトルクセンサの校正方法は、トルクセンサのトルク
−出力特性を表す直線が平行に変動する場合は有効であ
るが、その傾きが変動する場合には、その変動を校正す
ることはできない。
However, the above-described conventional method for calibrating a torque sensor is effective when the straight lines representing the torque-output characteristics of the torque sensor fluctuate in parallel, but when the inclination fluctuates. Cannot calibrate its fluctuations.

【0009】一方、磁歪膜の特性を決定する膜圧や密度
等は微妙な条件設定の下、量産時には多少の変動を伴う
のが通常である。また、出力軸についても、材料組成比
の変動や加工精度等の問題から必ずしも均一なものを量
産することは容易ではない。つまり、上記構成のトルク
センサにあっては、これら磁歪膜や出力軸の特性変動に
伴って比較的容易にトルク−出力特性を表す直線の傾き
が変動する。
On the other hand, the film pressure, density, etc. that determine the characteristics of the magnetostrictive film are usually slightly changed during mass production under delicate condition settings. Also, regarding the output shaft, it is not always easy to mass-produce uniform output shafts because of problems such as fluctuations in the material composition ratio and processing accuracy. That is, in the torque sensor having the above configuration, the inclination of the straight line representing the torque-output characteristic changes relatively easily with the characteristic changes of the magnetostrictive film and the output shaft.

【0010】従って、上記従来のトルクセンサの校正方
法の如く零点調整だけを実行する校正方法では、量産時
に発生する特性上のバラツキの一部についてしか校正が
行われていないことになり、必ずしも適切な校正を実行
し得るものではなかった。
Therefore, in the calibration method in which only the zero point adjustment is executed like the above-mentioned conventional torque sensor calibration method, only a part of the characteristic variation that occurs during mass production is calibrated, which is not always appropriate. It was not possible to carry out such a proofreading.

【0011】本発明は上述の点に鑑みてなされたもので
あり、出力軸に既知のトルクT0 が加えられた状態でセ
ンサ出力を“0”とする磁歪膜を形成し、また出力トル
クが“0”の際のセンサ出力V0 を検出し、これら2つ
のトルク−出力特性点に基づいてトルクセンサのトルク
−出力特性直線を設定することにより上記の課題を解決
し得るトルクセンサの校正方法を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and a magnetostrictive film which makes the sensor output "0" is formed in a state where a known torque T 0 is applied to the output shaft, and the output torque is A method for calibrating a torque sensor that can solve the above problems by detecting the sensor output V 0 when the value is “0” and setting the torque-output characteristic straight line of the torque sensor based on these two torque-output characteristic points. The purpose is to provide.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】図1は、上記の目的を達
成するトルクセンサの校正方法の原理図を示す。すなわ
ち、図1に示すように上記の目的は、内燃機関の出力ト
ルクを検出すべく該内燃機関の出力軸に磁歪膜を形成し
てなる非接触磁歪式トルクセンサの出力特性を校正する
トルクセンサの校正方法であって、前記磁歪膜を、前記
内燃機関の出力軸に既知のトルクT0 を加えた状態で形
成して、前記出力軸にトルクT0 が加わった場合に前記
トルクセンサの出力が0となるように設定する第1の処
理A1と、前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わ
るトルクが0である場合の前記トルクセンサの出力V0
を測定する第2の処理A2と、前記第1の処理A1にお
いて設定したトルク−出力特性点(T0 ,0)と、前記
第2の処理A2において測定したトルク−出力特性点
(0,V0 )とを結ぶ直線を前記トルクセンサの出力特
性とする第3の処理A3とを実行してなるトルクセンサ
の校正方法により達成される。
FIG. 1 shows a principle diagram of a method for calibrating a torque sensor which achieves the above object. That is, as shown in FIG. 1, the purpose is to calibrate the output characteristics of a non-contact magnetostrictive torque sensor in which a magnetostrictive film is formed on the output shaft of the internal combustion engine in order to detect the output torque of the internal combustion engine. In the calibration method according to claim 1, the magnetostrictive film is formed in a state in which a known torque T 0 is applied to the output shaft of the internal combustion engine, and the output of the torque sensor when the torque T 0 is applied to the output shaft. Is set to 0, and the output V 0 of the torque sensor when the torque applied to the output shaft is 0 while the internal combustion engine is stopped.
In the second process A2, the torque-output characteristic point (T 0 , 0) set in the first process A1, and the torque-output characteristic point (0, V) measured in the second process A2. This is achieved by a method of calibrating the torque sensor, which is performed by performing a third process A3 in which a straight line connecting the line ( 0 ) and the output characteristic of the torque sensor is used.

【0013】また、内燃機関の出力トルクを検出すべく
該内燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪
式トルクセンサの出力特性を校正するトルクセンサの校
正方法であって、前記磁歪膜の一部を、前記内燃機関の
出力軸に既知のトルクT1 を加えた状態で形成して、前
記出力軸にトルクT1 が加わった場合に出力が0となる
第1の領域を設ける第1の処理B1と、前記磁歪膜の他
の一部を、前記内燃機関の出力軸に既知のトルクT2
加えた状態で形成して、前記出力軸にトルクT2 が加わ
った場合に出力が0となる第2の領域を設ける第2の処
理B2と、前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わ
るトルクが0である場合の前記第1の領域における前記
トルクセンサの出力V1 を測定する第3の処理B3と、
前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
0である場合の前記第2の領域における前記トルクセン
サの出力V2 を測定する第4の処理B4と、前記第1及
び第2の処理B1,B2において用いた既知のトルクT
1 ,T2 と、前記第3及び第4の処理B3,B4におい
て測定した出力V1 ,V2 とに基づいて、 V=Vi +(|V2 −V1 |/|T2 −T1 |)*T なる直線を、前記トルクセンサの第iの領域におけるト
ルク−出力特性とする第5の処理B5とを実行してなる
トルクセンサの校正方法も有効である。
Further, there is provided a torque sensor calibration method for calibrating the output characteristics of a non-contact magnetostrictive torque sensor in which a magnetostrictive film is formed on the output shaft of the internal combustion engine to detect the output torque of the internal combustion engine. A part of the magnetostrictive film is formed in a state where a known torque T 1 is applied to the output shaft of the internal combustion engine, and a first region where the output becomes 0 when the torque T 1 is applied to the output shaft is formed. a first processing B1 provided, another portion of the magnetostrictive film, the formed while applying a known torque T 2 to the output shaft of the internal combustion engine, when the torque T 2 applied to the output shaft A second process B2 in which a second region where the output is 0 is provided, and the output of the torque sensor in the first region when the torque applied to the output shaft is 0 while the internal combustion engine is stopped. A third process B3 for measuring V 1 , and
A fourth process B4 of measuring the output V 2 of the torque sensor in the second region when the torque applied to the output shaft is 0 while the internal combustion engine is stopped, and the first and second processes Known torque T used in the processes B1 and B2
1, and T 2, the third and on the basis of the output V 1, V 2 measured in the fourth processing B3, B4, V = V i + (| V 2 -V 1 | / | T 2 -T A method of calibrating the torque sensor is also effective in which the fifth process B5 in which the straight line of 1 |) * T is used as the torque-output characteristic in the i-th region of the torque sensor is executed.

【0014】更に、内燃機関の出力トルクを検出すべく
該内燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪
式トルクセンサであって、前記出力軸の特定回転角位置
に対応して、該出力軸に異なる既知トルクを加えた状態
で形成した複数の磁歪膜を設けたトルクセンサは、上記
校正方法の実施に適していると共に、前記出力軸の回転
角センサとしても有用である。
Further, there is provided a non-contact magnetostrictive torque sensor having a magnetostrictive film formed on the output shaft of the internal combustion engine to detect the output torque of the internal combustion engine, the noncontact magnetostrictive torque sensor corresponding to a specific rotational angle position of the output shaft. A torque sensor provided with a plurality of magnetostrictive films formed in a state where different known torques are applied to the output shaft is suitable for carrying out the above-mentioned calibration method and is also useful as a rotation angle sensor for the output shaft.

【0015】[0015]

【作用】本発明に係るトルクセンサの校正方法におい
て、前記第1の処理A1で形成された磁歪膜は、前記出
力軸にトルクT0 が加えられた場合に磁化状態を中立状
態とし、前記出力軸に何らトルクが加えられていない場
合には、−T0 のトルクが磁歪膜に加えられている状態
に等しい磁化状態を示す。前記第2の処理では、磁歪膜
がこのような状態にある場合のトルクセンサ出力をV0
として測定する。
In the method for calibrating a torque sensor according to the present invention, the magnetostrictive film formed in the first process A1 is brought into a neutral state when the torque T 0 is applied to the output shaft, and the output When no torque is applied to the shaft, a magnetization state equal to that in which a torque of −T 0 is applied to the magnetostrictive film is exhibited. In the second processing, the torque sensor output when the magnetostrictive film is in such a state is V 0.
To measure.

【0016】この場合において、前記磁歪膜の磁化状態
は加えられた歪みに応じた変化を示し、その結果前記ト
ルクセンサのトルク−出力特性はほぼ直線的に変化す
る。従って、このトルクセンサのトルク−出力特性、す
なわち(T,V)特性は、前記第3の処理で設定する
(T0 ,0)及び(0,V0 )を共に通る直線となる。
In this case, the magnetized state of the magnetostrictive film changes according to the applied strain, and as a result, the torque-output characteristic of the torque sensor changes substantially linearly. Therefore, the torque-output characteristic of this torque sensor, that is, the (T, V) characteristic is a straight line that passes through both (T 0 , 0) and (0, V 0 ) set in the third processing.

【0017】また、前記第1の処理B1において前記第
1の領域に形成された磁歪膜は、前記出力軸に既知のト
ルクT1 が加えられた場合に磁化状態を中立とし、前記
第2の処理B2において前記第2の領域に形成された磁
歪膜は、前記出力軸に既知のトルクT2 が加えられた場
合に磁化状態を中立とする。
Further, the magnetostrictive film formed in the first region in the first process B1 makes the magnetized state neutral when the known torque T 1 is applied to the output shaft, The magnetostrictive film formed in the second region in the process B2 has a neutral magnetization state when a known torque T 2 is applied to the output shaft.

【0018】従って、前記出力軸に何らトルクが加えら
れていない場合、前記第1の領域の磁歪膜には、−T1
のトルクが加えられている状態に等しい磁化状態が、前
記第2の領域の磁歪膜には−T2 のトルクが加えられて
いる状態に等しい磁化状態が表れる。そして、前記第3
及び第4の処理では、このように前記出力軸に何らトル
クが印加されていない場合における前記第1の領域の状
態を表すV1 、及び前記第2の領域の状態を表すV2
測定される。
Therefore, when no torque is applied to the output shaft, -T 1 is applied to the magnetostrictive film in the first region.
A magnetized state equivalent to the state where the torque of 1 is applied appears in the magnetostrictive film in the second region, which is equal to the state where the torque of −T 2 is applied. And the third
In the fourth process, V 1 representing the state of the first region and V 2 representing the state of the second region when no torque is applied to the output shaft in this way are measured. It

【0019】一方、これら第1の領域に形成された磁歪
膜と、第2の領域に形成された磁歪膜とは、同一の出力
軸上に同一条件下で形成された膜であり、両領域に形成
された磁歪膜の磁化状態は、前記出力軸に加えられたト
ルクの変化に対してほぼ同等の変化率を示す。
On the other hand, the magnetostrictive film formed in the first region and the magnetostrictive film formed in the second region are films formed on the same output shaft under the same conditions, and both regions are formed. The magnetized state of the magnetostrictive film formed in the above-mentioned shows substantially the same rate of change with respect to the change of the torque applied to the output shaft.

【0020】つまり、前記第1の領域における磁歪膜に
よって形成されるトルク−出力特性、及び前記第2の領
域における磁歪膜によって形成されるトルク−出力特性
は、それぞれ(0,V1 )、(0,V2 )を通り傾きの
等しい直線を示すことになる。そして、その直線の傾き
は、“|V2 −V1 |/|T2 −T1 |”として表すこ
とができる。
That is, the torque-output characteristic formed by the magnetostrictive film in the first region and the torque-output characteristic formed by the magnetostrictive film in the second region are (0, V 1 ), ( A straight line passing through 0, V 2 ) and having the same slope is shown. The slope of the straight line, "| V 2 -V 1 | / | T 2 -T 1 |" can be expressed as.

【0021】従って、第iの領域(i=1または2)の
磁歪膜子によって形成されるトルクセンサのトルク−出
力特性は、前記第5の処理において設定する直線、すな
わち“V=Vi +(|V2 −V1 |/|T2 −T1 |)
*T”により表される直線となる。
Therefore, the torque-output characteristic of the torque sensor formed by the magnetostrictive film element in the i-th region (i = 1 or 2) is a straight line set in the fifth process, that is, "V = V i +". (| V 2 -V 1 | / | T 2 -T 1 |)
It becomes a straight line represented by * T ".

【0022】ところで、前記出力軸の特定回転角位置に
対応して異なる既知トルク下で形成した複数の磁歪膜を
備えるトルクセンサは、前記出力軸が回転する際、その
回転に伴ってトルクセンサの出力値を段階的に変動させ
る。従って、その変動を監視すれば、前記出力軸の回転
角を検知することが可能となる。
By the way, a torque sensor having a plurality of magnetostrictive films formed under different known torques corresponding to a specific rotation angle position of the output shaft, the torque sensor of the torque sensor accompanying the rotation when the output shaft rotates. The output value is changed stepwise. Therefore, by monitoring the fluctuation, it becomes possible to detect the rotation angle of the output shaft.

【0023】[0023]

【実施例】図2は、本発明に係るトルクセンサの校正方
法を適用して出力特性を校正することにより、高い検出
精度を確保し得るトルクセンサ1の一例の構成図を示
す。図2に示すトルクセンサ1は、内燃機関の出力軸2
に発生するトルクを検出すべく設けられたセンサで、図
2(A)に示すように出力軸2の外周に形成された磁歪
膜3と、磁歪膜3の磁化状態を検出する磁気ヘッド4と
で構成される。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of a torque sensor 1 capable of ensuring high detection accuracy by calibrating the output characteristics by applying the torque sensor calibration method according to the present invention. The torque sensor 1 shown in FIG. 2 has an output shaft 2 of an internal combustion engine.
2 is a sensor provided to detect the torque generated on the output shaft 2, and a magnetostrictive film 3 formed on the outer periphery of the output shaft 2 as shown in FIG. 2A, and a magnetic head 4 for detecting the magnetization state of the magnetostrictive film 3. Composed of.

【0024】磁歪膜3は、超磁歪材料として知られてい
るFe-Si-B 等の非晶質薄膜で形成されている。従って、
外部応力により出力軸2に歪みが生じた場合、磁歪膜3
の表面には、発生した歪みに応じた磁化状態が表れるこ
とになる。
The magnetostrictive film 3 is formed of an amorphous thin film such as Fe-Si-B known as a giant magnetostrictive material. Therefore,
When the output shaft 2 is distorted by external stress, the magnetostrictive film 3
A magnetized state corresponding to the generated strain will appear on the surface of the.

【0025】ところで、出力軸2は、図示されない内燃
機関のクランク軸と連結して内燃機関で発生した出力ト
ルクをトランスミッションに伝達する部材であり、内燃
機関の運転中は、その回転方向に内燃機関の出力トルク
に応じたねじりモーメントが発生する。
The output shaft 2 is a member that is connected to a crank shaft of an internal combustion engine (not shown) and transmits the output torque generated in the internal combustion engine to the transmission. During operation of the internal combustion engine, the output shaft 2 rotates in the direction of rotation of the internal combustion engine. Torsional moment is generated according to the output torque of.

【0026】この場合において、内燃機関の出力トルク
が図2(A)中に“T”で示す如き方向に作用したとす
ると、出力軸2には、同図中に±σで表す方向の応力が
発生し、図2(B)に示すように磁歪膜をA〜D領域に
区分した場合、A,D領域には圧縮応力が、B,C領域
には引張応力が作用することになる。そして、磁歪膜3
の表面には、A,D領域とB,D領域とで2分された磁
化状態が表れる。
In this case, if the output torque of the internal combustion engine acts in the direction indicated by "T" in FIG. 2 (A), the stress in the direction indicated by ± σ in the figure is applied to the output shaft 2. When the magnetostrictive film is divided into A to D regions as shown in FIG. 2B, compressive stress acts on the A and D regions and tensile stress acts on the B and C regions. Then, the magnetostrictive film 3
On the surface of, the magnetized state is divided into two regions, A and D regions and B and D regions.

【0027】上記した磁気ヘッド4は、かかる磁化状態
の変化を検出すべく設けられたものであり、図2
(A),(B)に示すように出力軸2の長手方向に平行
に配設されたコの字型導体4aと、出力軸の径方向に平
行に配設されたコに字型導体4bと、これらにそれぞれ
組み込まれた交流磁界発生回路4c及び磁界検出回路4
dとで構成される。
The magnetic head 4 described above is provided to detect such a change in the magnetization state.
As shown in (A) and (B), a U-shaped conductor 4a arranged parallel to the longitudinal direction of the output shaft 2 and a U-shaped conductor 4b arranged parallel to the radial direction of the output shaft. And the AC magnetic field generation circuit 4c and the magnetic field detection circuit 4 respectively incorporated therein.
d and.

【0028】つまり、交流磁界発生回路4cにより、導
体4aに交流磁界が印加されると、発生した磁力線は導
体4aと磁歪膜3とで構成される閉ループ内を流通す
る。この際、磁歪膜3が均一な磁気抵抗を示せば、対称
性により導体4bが磁歪膜3と対向する2点(図(B)
中に■で示す点)における磁位は常に等しく、導体4b
内を磁束が流通することはない。
That is, when an AC magnetic field is applied to the conductor 4a by the AC magnetic field generating circuit 4c, the generated magnetic force lines flow in the closed loop composed of the conductor 4a and the magnetostrictive film 3. At this time, if the magnetostrictive film 3 exhibits a uniform magnetic resistance, the conductor 4b faces the magnetostrictive film 3 at two points due to the symmetry (FIG. (B)).
(Indicated by a black square in the figure), the magnetic potential is always the same and the conductor 4b
There is no magnetic flux flowing inside.

【0029】しかし、上記したように±σの応力に起因
して、磁化状態が不均一であると、当然に導体4bが磁
歪膜3と対向する2点における磁位に差異が生ずる。そ
して、その磁位差は、導体4aが発する磁界強度の変化
と共に変動し、結局導体4b内に交流磁界を発生させ
る。
However, if the magnetization state is non-uniform due to the stress of ± σ as described above, naturally the magnetic potentials at the two points where the conductor 4b faces the magnetostrictive film 3 are different. Then, the difference in magnetic potential fluctuates with the change in the magnetic field strength generated by the conductor 4a, and eventually an alternating magnetic field is generated in the conductor 4b.

【0030】従って、導体4bを流通する磁束密度の振
幅を検出すれば、その振幅が磁歪膜3の磁化状態の不均
一性を、すなわち出力軸2に伝達されているトルクTの
大きさを表すことになる。
Therefore, when the amplitude of the magnetic flux density flowing through the conductor 4b is detected, the amplitude indicates the non-uniformity of the magnetized state of the magnetostrictive film 3, that is, the magnitude of the torque T transmitted to the output shaft 2. It will be.

【0031】つまり、導体4bに組み込む磁界検出回路
4dを、導体4b内を流通する磁界強度を電流値に変換
するピックアップコイルによって実現する場合、トルク
センサ1の等価回路は、図2(C)の如く表すことがで
き、内燃機関の出力トルクは磁界検出回路4dの検出す
る電流値によって代用表示されることになる。
That is, when the magnetic field detection circuit 4d incorporated in the conductor 4b is realized by a pickup coil for converting the magnetic field strength flowing in the conductor 4b into a current value, the equivalent circuit of the torque sensor 1 is shown in FIG. The output torque of the internal combustion engine can be represented by the current value detected by the magnetic field detection circuit 4d.

【0032】さて、かかる構成のトルクセンサ1におい
ては、磁歪膜形成時の残留応力等に起因して無負荷状態
におけるセンサ出力Vにバラツキが生じ、また、出力軸
2の硬度誤差や磁歪膜2の特性誤差に起因して、トルク
変動に対する出力変化率にバラツキが生ずることは前記
した通りである。
In the torque sensor 1 having such a structure, the sensor output V varies in the unloaded state due to the residual stress when the magnetostrictive film is formed, and the hardness error of the output shaft 2 and the magnetostrictive film 2 are generated. As described above, the output change rate with respect to the torque fluctuation varies due to the characteristic error of the above.

【0033】本実施例のトルクセンサの校正方法は、こ
れらのバラツキを吸収して、常に適正なトルク−出力特
性を設定し、高い精度での内燃機関の出力トルク検出を
可能とする点に特徴を有している。以下、本実施例の校
正方法の手順について詳細に説明する。
The torque sensor calibration method of the present embodiment is characterized in that these variations are absorbed and an appropriate torque-output characteristic is always set, and the output torque of the internal combustion engine can be detected with high accuracy. have. The procedure of the calibration method of this embodiment will be described in detail below.

【0034】図3は、出力軸2に磁歪膜3を形成する成
膜工程を説明するための概念図を示す。本実施例のトル
クセンサ1は、スパッタによって磁歪膜3を形成する方
法を採用しており、真空チャンバ10内には、スパッタ
の蒸着源11(Fe-Si-B )と、蒸着源11を適宜回転さ
せるモータ12、成膜基材である出力軸2を適当な角速
度で回転保持する機能を有するテーブル13等が設けら
れている。
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining a film forming process for forming the magnetostrictive film 3 on the output shaft 2. The torque sensor 1 of this embodiment employs a method of forming the magnetostrictive film 3 by sputtering, and the evaporation source 11 (Fe-Si-B) for sputtering and the evaporation source 11 are appropriately provided in the vacuum chamber 10. A motor 12 for rotating, a table 13 having a function of rotating and holding the output shaft 2 as a film-forming substrate at an appropriate angular velocity, and the like are provided.

【0035】また、真空チャンバ10は、外部からレー
ザ光を導く石英窓14を備えており、蒸着源11は、石
英レンズ15によって集光された後石英窓14を通って
入射するレーザ光によって励起されてイオン化する。そ
して、出力軸2に印加されたバイアス電圧によって蒸着
源11と出力軸2との間に形成された電界の作用によ
り、励起されたFe-Si-B が出力軸2表面に薄膜を形成す
る。
Further, the vacuum chamber 10 is provided with a quartz window 14 which guides a laser beam from the outside, and the vapor deposition source 11 is excited by a laser beam which is focused by a quartz lens 15 and then enters through the quartz window 14. It is ionized. Then, the excited Fe-Si-B forms a thin film on the surface of the output shaft 2 by the action of the electric field formed between the vapor deposition source 11 and the output shaft 2 by the bias voltage applied to the output shaft 2.

【0036】ところで、出力軸2を回転保持するテーブ
ル13は、図4に示すように回転モータ13aと負荷モ
ータ13bとを備えている。負荷モータ13bは、出力
軸2を保持するトルク検出軸13cで検出したトルクを
基準として、発揮する回転力をフィードバック制御する
モータである。
By the way, the table 13 for rotating and holding the output shaft 2 is provided with a rotary motor 13a and a load motor 13b as shown in FIG. The load motor 13b is a motor that feedback-controls the rotational force exerted with reference to the torque detected by the torque detection shaft 13c that holds the output shaft 2.

【0037】従って、例えばトルク検出軸13cに大き
さT0 のトルクが発生するように設定した場合、回転モ
ータ13a及び負荷モータ13bの相互作用により出力
軸2はT0 のねじりトルクが印加された状態で回転する
ことになる。つまり、出力軸2の表面には、出力軸2が
0 のねじりトルクを受けているときに何らの応力も感
じない磁歪膜3が形成されることになる。
Therefore, for example, when the torque detection shaft 13c is set to generate a torque of magnitude T 0 , the output shaft 2 is applied with a torsion torque of T 0 by the interaction of the rotary motor 13a and the load motor 13b. It will rotate in the state. That is, the magnetostrictive film 3 that does not feel any stress when the output shaft 2 receives the torsion torque of T 0 is formed on the surface of the output shaft 2.

【0038】尚、本実施例においては、上記したように
回転モータ13aと負荷モータ13bとを備える真空チ
ャンバ10内で磁歪膜3を形成する工程が前記した第1
の処理A1に相当する。
In this embodiment, the step of forming the magnetostrictive film 3 in the vacuum chamber 10 having the rotary motor 13a and the load motor 13b as described above is the first step.
Corresponding to the process A1.

【0039】ところで、磁歪膜3に何らの歪みも発生し
ない場合は、上記したように磁気ヘッド4には何らの出
力も表れず、トルクセンサ1の出力Vは“0”となる。
言い換えれば、かかる方法によって形成された磁歪膜3
を備えるトルクセンサ1の出力Vは、出力軸2にトルク
0 が伝達されている場合に“0”となる。
By the way, when no strain is generated in the magnetostrictive film 3, no output appears in the magnetic head 4 as described above, and the output V of the torque sensor 1 becomes "0".
In other words, the magnetostrictive film 3 formed by such a method.
The output V of the torque sensor 1 including is 0 when the torque T 0 is transmitted to the output shaft 2.

【0040】一方、トルクセンサ1を内燃機関に連結し
て車両に搭載した場合、内燃機関が停止していれば出力
軸2には何らのトルクも印加されない。この場合、磁歪
膜3に形成時に印加されていたトルクT0 が出力軸2か
ら解除されたことになり、磁歪膜3には、出力軸2の復
元力に起因した歪みが発生することになる。
On the other hand, when the torque sensor 1 is connected to an internal combustion engine and mounted on a vehicle, no torque is applied to the output shaft 2 if the internal combustion engine is stopped. In this case, the torque T 0 applied to the magnetostrictive film 3 at the time of formation is released from the output shaft 2, and the magnetostrictive film 3 is distorted due to the restoring force of the output shaft 2. .

【0041】従って、内燃機関が停止している場合、磁
歪膜3の表面には、トルクT0 が解除されたことに基づ
く磁化状態が形成され、トルクセンサ1からは、その磁
化状態に応じた出力V0 が出力されることになる。
Therefore, when the internal combustion engine is stopped, a magnetized state is formed on the surface of the magnetostrictive film 3 due to the release of the torque T 0 , and the torque sensor 1 responds to the magnetized state. The output V 0 will be output.

【0042】このように、トルクセンサ1においては、
入力トルクTとセンサ出力Vとが、(T0 ,0)及び
(0,V0 )を共に満たすことが担保されている。そし
て、このV0 は、出力軸2の硬度特性や磁歪膜3の出力
特性によって変動する値であり、個々のトルクセンサ1
の特性が反映された値である。
Thus, in the torque sensor 1,
It is guaranteed that the input torque T and the sensor output V both satisfy (T 0 , 0) and (0, V 0 ). This V 0 is a value that varies depending on the hardness characteristics of the output shaft 2 and the output characteristics of the magnetostrictive film 3, and the individual torque sensors 1
The value reflects the characteristics of.

【0043】このため、前記第2の処理を実現すべく内
燃機関の出力トルクが“0”である状況下でセンサ出力
0 を測定し、次いで前記第3の処理として、図5に示
す如く(T0 ,0)及び(0,V0 )を通るトルク−出
力特性直線を設定すれば、トルクセンサ1の特性が適切
に設定されることになる。
Therefore, in order to realize the second processing, the sensor output V 0 is measured under the condition that the output torque of the internal combustion engine is "0", and then the third processing is performed as shown in FIG. If the torque-output characteristic straight line passing through (T 0 , 0) and (0, V 0 ) is set, the characteristic of the torque sensor 1 is set appropriately.

【0044】従って、以後内燃機関の運転中において
は、トルクセンサ1の出力Vを測定し、その値で図5に
示す特性直線を参照することにより、精度よくトルクセ
ンサ1への入力トルク、すなわち内燃機関の出力トルク
Tを検出することが可能となる。
Therefore, during the operation of the internal combustion engine thereafter, the output V of the torque sensor 1 is measured, and by referring to the characteristic straight line shown in FIG. The output torque T of the internal combustion engine can be detected.

【0045】ところで、上記したトルクセンサ1の構成
方法は、内燃機関が停止していれば出力軸2には何らの
残留トルクも存在せず、また磁歪膜3には何らの残留磁
化も生じないことを前提としている。つまり、内燃機関
の停止中に、クランクシャフトとトランスミッションと
の間に何らかの力が作用している場合、または磁歪膜3
に残留磁化が生じている場合には、前記した第2の処理
で測定する(0,V0)として、不適切な値が測定され
る場合がある。
By the way, in the construction method of the torque sensor 1 described above, if the internal combustion engine is stopped, no residual torque exists on the output shaft 2 and no residual magnetization occurs on the magnetostrictive film 3. It is assumed that. That is, when some force is applied between the crankshaft and the transmission while the internal combustion engine is stopped, or the magnetostrictive film 3
If the residual magnetization occurs in ( 1 ), an inappropriate value may be measured as (0, V 0 ) measured in the second processing described above.

【0046】図6は、かかる残留応力等の影響を相殺し
得る校正方法を実現すべく構成されたトルクセンサ21
の要部を表す斜視図を示す。このトルクセンサ21は、
その磁歪膜3上に、出力軸2に既知のトルクT1 を加え
た状態で形成した第1の領域3aと、既知のトルクT2
を加えた状態で形成した第2の領域3bとを備えるもの
である。
FIG. 6 shows a torque sensor 21 configured to realize a calibration method capable of canceling the influence of such residual stress.
The perspective view showing the principal part of FIG. This torque sensor 21 is
A first region 3a formed on the magnetostrictive film 3 with a known torque T 1 applied to the output shaft 2 and a known torque T 2
And a second region 3b formed in the state of adding.

【0047】磁歪膜3上に第1の領域3aと第2の領域
3bとを形成する方法としては、例えば図7(A)に示
すように第1または第2の領域に適合した開口部を備え
るステンレスマスクを用い、領域毎に出力軸2に加える
トルクを変える方法が適用可能である。
As a method of forming the first region 3a and the second region 3b on the magnetostrictive film 3, for example, as shown in FIG. 7 (A), an opening adapted to the first or second region is formed. A method of changing the torque applied to the output shaft 2 for each region by using the provided stainless steel mask can be applied.

【0048】また、図7(B)に示すように、例えばト
ルクT1 を加えた状態で磁歪膜3を形成し、その後トル
クT2 を加えた状態で第2の領域3bに相当する部位の
みをレーザ光または遠赤外線等で加熱してアニール処理
を行うことによっても第1及び第2の領域3a,3bを
形成可能である。尚、これらの成膜工程は、前記した第
1の処理B1及び第2の処理B2に相当する。
Further, as shown in FIG. 7B, for example, only the portion corresponding to the second region 3b is formed by forming the magnetostrictive film 3 with the torque T 1 applied and then applying the torque T 2. It is also possible to form the first and second regions 3a and 3b by heating the substrate with laser light or far infrared rays and performing an annealing treatment. Note that these film forming steps correspond to the above-described first process B1 and second process B2.

【0049】このようにして同一の出力軸2上に、出力
軸2にトルクT1 が印加された場合に磁化状態を中立と
する第1の領域3aと、トルクT2 が印加された場合に
磁化状態を中立とする第2の領域3bとを設けた場合、
第1の領域3aと第2の領域3bとに、それぞれトルク
−出力特性を設定することが可能である。
In this way, on the same output shaft 2, when the torque T 1 is applied to the output shaft 2, the first region 3a in which the magnetized state becomes neutral and the torque T 2 is applied. When the second region 3b in which the magnetization state is neutral is provided,
It is possible to set torque-output characteristics in the first region 3a and the second region 3b, respectively.

【0050】つまり、第1の領域3aに着目すれば、出
力軸2にトルクT1 が加えられている場合にトルク出力
Vは“0”となり、また、第2の領域3bに着目すれ
ば、出力軸2にトルクT2 が加えられている場合にトル
ク出力Vは“0”となる。そして、出力軸2に何らのト
ルクも伝達されていない場合、第1の領域3aに関して
はV1 が、また第2の領域3bに関してはV2 が、それ
ぞれ出力軸2の復元力に起因したセンサ出力として表れ
る。
That is, focusing on the first region 3a, the torque output V becomes "0" when the torque T 1 is applied to the output shaft 2, and focusing on the second region 3b, When the torque T 2 is applied to the output shaft 2, the torque output V becomes “0”. Sensor Then, if the output shaft 2 is not also transmitted any torque, is V 1 was with respect to the first area 3a, also have V 2 with respect to the second region 3b, due to the restoring force of the output shaft 2, respectively Appears as output.

【0051】従って、トルクセンサ21を内燃機関に連
結し、内燃機関が無負荷状態にある場合の2種のセンサ
出力V1 及びV2 をそれぞれ測定すれば、図8に示すよ
うに(T1 ,0)及び(0,V1 )を通り第1の領域3
aに関するトルク−出力特性を表す第1の特性直線と、
(T2 ,0)及び(0,V2 )を通り第2の領域3bに
関するトルク−出力特性を表す第2の特性直線とが設定
し得ることになる。
[0051] Thus, by connecting the torque sensor 21 to the internal combustion engine, by measuring the respective two sensor outputs V 1 and V 2 when the internal combustion engine is in a no-load state, as shown in FIG. 8 (T 1 , 0) and (0, V 1 ) through the first region 3
a first characteristic straight line representing a torque-output characteristic relating to a,
A second characteristic straight line, which passes through (T 2 , 0) and (0, V 2 ) and represents the torque-output characteristic regarding the second region 3b, can be set.

【0052】尚、ここでV1 ,V2 を測定する工程は、
前記した第3の処理B3及び第4の処理B4に相当す
る。
The step of measuring V 1 and V 2 is as follows.
It corresponds to the above-mentioned third process B3 and fourth process B4.

【0053】ところで、第1の領域3aと第2の領域3
bとは、成膜時のトルク条件によって区分されているに
過ぎず、これら2つのトルク−出力特性は、あくまでも
同一出力軸2上に形成された磁歪膜3のトルク−出力特
性を示すものである。
By the way, the first area 3a and the second area 3
b is merely classified according to the torque condition at the time of film formation, and these two torque-output characteristics show only the torque-output characteristics of the magnetostrictive film 3 formed on the same output shaft 2. is there.

【0054】つまり、トルク−出力特性を表す直線の傾
きに影響する、出力軸2の材質や加工精度、磁歪膜3の
組成成分や成膜条件等については、第1の領域3aにつ
いても第2の領域3bについても大きく変わるところは
ない。このため、図8に示す第1の特性直線と第2の特
性直線とは、グラフ上の切片が異なるのみでその傾きに
ついては同一であるとみなすことができる。
That is, regarding the material of the output shaft 2, the processing accuracy, the composition component of the magnetostrictive film 3, the film forming conditions, etc., which affect the inclination of the straight line representing the torque-output characteristic, the second region is also used. There is no great change in the area 3b. Therefore, it can be considered that the first characteristic line and the second characteristic line shown in FIG. 8 have the same inclination but different intercepts on the graph.

【0055】そして、これら2つの直線の傾きが同一、
すなわち両直線が平行である限り、その傾きΔV/ΔT
は、 ΔV/ΔT=|V2 −V1 |/|T2 −T1 | として表すことができる。
Then, the slopes of these two straight lines are the same,
That is, as long as both straight lines are parallel, the inclination ΔV / ΔT
Can be expressed as ΔV / ΔT = | V 2 −V 1 | / | T 2 −T 1 |.

【0056】更に、これら2つの直線が平行である限
り、出力軸2の残留応力や磁歪膜3の残留磁化の影響で
無負荷状態におけるセンサ出力値、すなわち(0,
1 )、(0,V2 )の測定値が変動しても、|V2
1 |は一定である。
Further, as long as these two straight lines are parallel to each other, the sensor output value in the no-load state, that is, (0, 0) due to the influence of the residual stress of the output shaft 2 and the residual magnetization of the magnetostrictive film 3.
Even if the measured values of V 1 ) and (0, V 2 ) fluctuate, | V 2
V 1 | is constant.

【0057】従って、第1の特性直線は、 V=V1 +(|V2 −V1 |/|T2 −T1 |)*T ・・・(1) として、また、第2の特性直線は、 V=V2 +(|V2 −V1 |/|T2 −T1 |)*T ・・・(2) として、それぞれ出力軸2の残留応力や磁歪膜3の残留
磁化の影響を受けない直線として設定される。
Therefore, the first characteristic line is V = V 1 + (| V 2 −V 1 | / | T 2 −T 1 |) * T (1) and the second characteristic line is The straight line is V = V 2 + (| V 2 −V 1 | / | T 2 −T 1 |) * T (2), which indicates the residual stress of the output shaft 2 and the residual magnetization of the magnetostrictive film 3, respectively. It is set as a straight line that is not affected.

【0058】従って、トルクセンサ21の出力Vを第1
の領域3a上で検出した場合には、上記(1)式によ
り、また、その出力Vを第2の領域3b上で検出した場
合には、上記(2)式により、それぞれトルクセンサ2
1に伝達されている入力トルクT、すなわち内燃機関の
出力トルクを適切に逆算することができる。
Therefore, the output V of the torque sensor 21 is set to the first value.
Of the torque sensor 2 according to the above formula (1), and when its output V is detected on the second region 3b, according to the above formula (2).
The input torque T transmitted to No. 1, that is, the output torque of the internal combustion engine can be appropriately back-calculated.

【0059】この場合、上記(1),(2)式の設定処
理は、前記した第5の処理B5に相当し、かかる特性直
線に基づいてトルクセンサを校正する本方法によれば、
上記図5に示す単一の特性直線に基づいて校正を行う方
法に比べ、安定した校正精度を確保することが可能であ
る。
In this case, the setting process of the equations (1) and (2) corresponds to the above-mentioned fifth process B5, and according to the present method of calibrating the torque sensor based on the characteristic straight line,
It is possible to secure stable calibration accuracy as compared with the method of performing calibration based on the single characteristic straight line shown in FIG.

【0060】尚、本実施例においては、第1の領域3a
を第2の領域3bに比べて大きく設けると共に、磁気ヘ
ッド4が第1の領域3aをサーチする際に出力されるセ
ンサ出力Vと、磁気ヘッド4が第2の領域3bをサーチ
する際に出力されるセンサ出力Vとの出力差を監視し
て、第1の領域3aをサーチした際に得られた出力Vだ
けを有効なセンサ出力Vとして取り込み、上記(1)式
による変換を行うこととしている。
In this embodiment, the first area 3a
Is larger than the second area 3b, and the sensor output V output when the magnetic head 4 searches the first area 3a and the sensor output V output when the magnetic head 4 searches the second area 3b. The output difference from the sensor output V is monitored, only the output V obtained when the first area 3a is searched is taken in as the effective sensor output V, and the conversion according to the above formula (1) is performed. There is.

【0061】ところで、このように磁歪膜3上に第1の
領域3aと第2の領域3bとを備え、かつそれぞれの領
域における出力差を検知し得る構成においては、センサ
出力の変動を監視することにより、磁気ヘッド4がサー
チしている領域が如何なる領域であるかを検知すること
ができる。従って、各領域の形成位置を、出力軸2の回
転角に対応させておけば、トルクセンサ21の出力値よ
り、出力軸の回転角をある程度推定することも可能であ
る。
By the way, in such a configuration in which the first region 3a and the second region 3b are provided on the magnetostrictive film 3 and the output difference in each region can be detected, the fluctuation of the sensor output is monitored. Thus, it is possible to detect what kind of area the magnetic head 4 is searching. Therefore, if the formation position of each region is made to correspond to the rotation angle of the output shaft 2, the rotation angle of the output shaft can be estimated to some extent from the output value of the torque sensor 21.

【0062】図9は、非接触磁歪式トルクセンサのかか
る可能性に鑑み、出力軸3の回転角センサとしても兼用
し得るセンサとして考案したトルクセンサ31の構成を
表す側面断面図を示す。尚、同図中、上記したトルクセ
ンサ1,21と同一の構成部分については、同一の符号
を付してその説明を省略する。
FIG. 9 is a side sectional view showing the configuration of the torque sensor 31 devised as a sensor which can be used also as a rotation angle sensor of the output shaft 3 in view of the possibility of the non-contact magnetostrictive torque sensor. In the figure, the same components as those of the torque sensors 1 and 21 described above are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0063】同図に示すように、本実施例のトルクセン
サ31は、上記したトルクセンサ21の磁歪膜3が第1
及び第2の領域3a,3bに区分されていたのに対し、
更に第3の領域3cが加設され、3つの領域に区分され
ている点に特徴を有している。この第3の領域3cは、
図10中の第3の特性直線の関係を満たすべく、出力軸
2に、既知のトルクT3 を加えて成膜した領域である。
As shown in the figure, in the torque sensor 31 of this embodiment, the magnetostrictive film 3 of the above-mentioned torque sensor 21 is the first.
And, while it was divided into the second areas 3a and 3b,
Furthermore, the third region 3c is additionally provided, which is characterized in that it is divided into three regions. This third area 3c is
This is a region where a known torque T 3 is applied to the output shaft 2 to form a film in order to satisfy the relationship of the third characteristic straight line in FIG. 10.

【0064】かかる構成のトルクセンサ31において
は、出力軸2が1回転する間に磁気ヘッド4は、第2→
第1→第3→第1を1サイクルとして各領域をサーチす
ることになり、図11に示す如き出力変動(→→
→で1サイクル)が得られることになる。ここで、図
11中実線は、出力軸2に伝達される入力トルクTが小
さい場合のセンサ出力を示し、同図中破線は、入力トル
クTが上昇した際のセンサ出力を表している。
In the torque sensor 31 having such a structure, the magnetic head 4 is moved to the second →
Each area is searched with the first cycle → the third cycle → the first cycle as one cycle, and the output fluctuation (→→
→ 1 cycle) will be obtained. Here, the solid line in FIG. 11 shows the sensor output when the input torque T transmitted to the output shaft 2 is small, and the broken line in FIG. 11 shows the sensor output when the input torque T rises.

【0065】従って、第1〜第3の領域3a〜3cを形
成する位置と出力軸2の回転角とを適当に対応させ、例
えば図11に示すように回転角0°(360°)付近に
第2の領域、回転角180°付近に第3の領域を形成す
ることとすれば、出力軸2の回転角を約180°単位で
検知することが可能となる。
Therefore, the positions where the first to third regions 3a to 3c are formed and the rotation angle of the output shaft 2 are made to correspond appropriately, and for example, as shown in FIG. 11, the rotation angle is near 0 ° (360 °). If the third region is formed near the second region and the rotation angle of 180 °, the rotation angle of the output shaft 2 can be detected in units of about 180 °.

【0066】尚、磁歪膜3上に形成する領域の数は、3
つに限定するものでははく、より細かく回転角を検出す
る必要がある場合には、上記した第1〜第3の領域3a
〜3cに更に新たな領域を加設してもよい。
The number of regions formed on the magnetostrictive film 3 is 3
However, when it is necessary to detect the rotation angle more finely, the first to third regions 3a described above are not limited thereto.
A new area may be added to 3c.

【0067】この場合、従来内燃機関の回転を検出し、
または各気筒の状態を検出すべく設けられていたクラン
ク角センサ、回転数センサ等を、このトルクセンサ31
によって代用することができる。
In this case, the rotation of the conventional internal combustion engine is detected,
Alternatively, a crank angle sensor, a rotation speed sensor, or the like provided to detect the state of each cylinder may be used as the torque sensor 31.
Can be substituted by

【0068】ところで、内燃機関は、いずれかの気筒で
圧縮工程が行われている状態で停止することが知られて
いる。このため、例えば4気筒内燃機関において♯1,
♯4気筒のピストンが下死点から上死点へ向けて移動す
る途中の特定クランク角に合わせて第2の領域3bを、
また、♯2,♯3気筒のピストンが下死点から上死点へ
向けて移動する途中の特定クランク角に合わせて第3の
領域3c形成することとすれば、トルクセンサ31の出
力に基づいて如何なる状態で内燃機関が停止しているか
を検知することが可能である。
By the way, it is known that the internal combustion engine is stopped while the compression process is being performed in any of the cylinders. Therefore, for example, in a 4-cylinder internal combustion engine, # 1,
The second region 3b is aligned with the specific crank angle during which the piston of the # 4 cylinder moves from the bottom dead center to the top dead center.
Further, if the third region 3c is formed in accordance with the specific crank angle during which the pistons of the # 2 and # 3 cylinders move from the bottom dead center to the top dead center, based on the output of the torque sensor 31, It is possible to detect in which state the internal combustion engine is stopped.

【0069】この場合、内燃機関を再始動させるに際し
て、停止中に各気筒の状態を検知することが可能であ
り、従来一般に行われていた全気筒への見込み噴射、ま
たは気筒判別が終了するまでの燃料カットを実行するこ
となく、適切な気筒にのみ燃料供給を行うことも可能と
なるという特長も備えている。
In this case, when restarting the internal combustion engine, it is possible to detect the state of each cylinder while it is stopped, and until the prospective injection to all the cylinders or the cylinder discrimination which has been generally performed is completed. It is also possible to supply fuel only to the appropriate cylinders without executing the fuel cut.

【0070】[0070]

【発明の効果】上述の如く請求項1記載の発明によれ
ば、トルクセンサに既知のトルクT0 が加えられた場合
に磁歪膜の磁化状態が中立状態となることが担保されて
いる。そして、出力軸に何らのトルクも加えられていな
い場合のセンサ出力V0 は、出力軸の復元力と磁歪膜の
出力特性とで一義的に決まる値である。
As described above, according to the first aspect of the invention, it is ensured that the magnetized state of the magnetostrictive film becomes neutral when a known torque T 0 is applied to the torque sensor. The sensor output V 0 when no torque is applied to the output shaft is a value uniquely determined by the restoring force of the output shaft and the output characteristic of the magnetostrictive film.

【0071】従って、内燃機関が無負荷状態である場合
には出力軸に何らの応力も印加されず、また、磁歪膜に
は何らの残留応力も発生しない前提の下では、内燃機関
の停止中にセンサ出力V0 を測定するだけで、トルクセ
ンサのトルク−出力特性を表す直線上の2点についてデ
ータが確保できる。
Therefore, when the internal combustion engine is in a no-load state, no stress is applied to the output shaft, and no residual stress is generated in the magnetostrictive film. By simply measuring the sensor output V 0 , the data can be secured for two points on the straight line representing the torque-output characteristic of the torque sensor.

【0072】このため、本発明に係るトルクセンサの構
成方法によれば、個々のトルクセンサについて、適切に
トルク−出力特性を設定することができ、零点調整だけ
を行う従来の校正方法に比べて著しく高い精度でトルク
センサの出力値を校正することができる。
Therefore, according to the method of constructing the torque sensor according to the present invention, the torque-output characteristic can be appropriately set for each torque sensor, and compared with the conventional calibration method in which only the zero point adjustment is performed. The output value of the torque sensor can be calibrated with extremely high accuracy.

【0073】また、請求項2記載の発明によれば、トル
クセンサの出力特性が、磁歪膜上に形成された第1の領
域及び第2の領域のそれぞれの出力特性を合わせ考慮し
た上で設定される。そして、設定されたトルク−出力特
性を表す直線の傾きは、出力軸の残留応力の有無にかか
わらず、また磁歪膜の残留磁化の有無にかかわらず一定
である。
According to the second aspect of the invention, the output characteristics of the torque sensor are set in consideration of the respective output characteristics of the first region and the second region formed on the magnetostrictive film. To be done. The inclination of the straight line representing the set torque-output characteristic is constant regardless of the presence or absence of residual stress on the output shaft and the presence or absence of residual magnetization of the magnetostrictive film.

【0074】従って、上記した請求項1記載の発明にお
ける校正精度が、これら残留応力や残留磁化に影響され
るのに対して、本発明に係るトルクセンサの校正方法
は、その影響を受けることなく、常時適切な校正精度を
維持できるという特長を有している。
Therefore, while the calibration accuracy in the invention described in claim 1 is affected by these residual stress and residual magnetization, the calibration method of the torque sensor according to the present invention is not affected by it. The advantage is that it can always maintain appropriate calibration accuracy.

【0075】更に、請求項3記載の発明は、上記した請
求項1及び2記載の発明の実施に適していると共に、内
燃機関の停止位置をも検出し得るクランク角センサとし
て、または気筒判別センサや回転数センサとしても用い
ることができ、内燃機関の部品点数低減及び始動性向上
等を図ることができる。
Furthermore, the invention according to claim 3 is suitable for carrying out the invention according to claims 1 and 2 described above, and as a crank angle sensor capable of detecting the stop position of the internal combustion engine, or a cylinder discrimination sensor. It can also be used as a rotation speed sensor, and can reduce the number of parts of an internal combustion engine and improve startability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るトルクセンサの校正方法の原理図
である。
FIG. 1 is a principle diagram of a method for calibrating a torque sensor according to the present invention.

【図2】本発明の一実施例であるトルクセンサの校正方
法の実施に適したトルクセンサの構成及び動作を説明す
るための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration and an operation of a torque sensor suitable for carrying out a torque sensor calibration method according to an embodiment of the present invention.

【図3】トルクセンサの磁歪膜を成膜する装置の概略図
である。
FIG. 3 is a schematic view of an apparatus for forming a magnetostrictive film of a torque sensor.

【図4】トルクセンサの磁歪膜の成膜方法を説明するた
めの図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of forming a magnetostrictive film of a torque sensor.

【図5】本実施例の校正方法により設定したトルクセン
サのトルク−出力特性を表す直線を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a straight line representing the torque-output characteristic of the torque sensor set by the calibration method of the present embodiment.

【図6】本発明の他の実施例であるトルクセンサの構成
方法の実施に適したトルクセンサの構成を説明するため
の図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining a configuration of a torque sensor suitable for carrying out a method of configuring a torque sensor according to another embodiment of the present invention.

【図7】本実施例のトルクセンサの磁歪膜の成膜方法を
説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining a method of forming a magnetostrictive film of the torque sensor of this embodiment.

【図8】本実施例により設定したトルクセンサのトルク
−出力特性を表す直線を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a straight line representing the torque-output characteristic of the torque sensor set according to the present embodiment.

【図9】本発明に係るトルクセンサの構成を表す正面断
面図である。
FIG. 9 is a front sectional view showing a configuration of a torque sensor according to the present invention.

【図10】本実施例により設定したトルクセンサのトル
ク−出力特性を表す直線である。
FIG. 10 is a straight line showing a torque-output characteristic of the torque sensor set according to the present embodiment.

【図11】本実施例のトルクセンサのセンサ出力を表す
図である。
FIG. 11 is a diagram showing a sensor output of the torque sensor of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

A1,B1 第1の処理 A2,B2 第2の処理 A3,B3 第3の処理 B4 第4の処理 B5 第5の処理 1,21,31 トルクセンサ 2 出力軸 3 磁歪膜 3a 第1の領域 3b 第2の領域 3c 第3の領域 4 磁気ヘッド 13a 回転モータ 13b 負荷モータ 13c トルク検出軸 A1, B1 First processing A2, B2 Second processing A3, B3 Third processing B4 Fourth processing B5 Fifth processing 1, 21, 31 Torque sensor 2 Output shaft 3 Magnetostrictive film 3a First area 3b Second area 3c Third area 4 Magnetic head 13a Rotary motor 13b Load motor 13c Torque detection shaft

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の出力トルクを検出すべく該内
燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪式ト
ルクセンサの出力特性を校正するトルクセンサの校正方
法であって、 前記磁歪膜を、前記内燃機関の出力軸に既知のトルクT
0 を加えた状態で形成して、前記出力軸にトルクT0
加わった場合に前記トルクセンサの出力が0となるよう
に設定する第1の処理と、 前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
0である場合の前記トルクセンサの出力V0 を測定する
第2の処理と、 前記第1の処理において設定したトルク−出力特性点
(T0 ,0)と、前記第2の処理において測定したトル
ク−出力特性点(0,V0 )とを結ぶ直線を前記トルク
センサの出力特性とする第3の処理とを実行してなるこ
とを特徴とするトルクセンサの校正方法。
1. A method of calibrating a torque sensor for calibrating the output characteristics of a non-contact magnetostrictive torque sensor, wherein a magnetostrictive film is formed on an output shaft of the internal combustion engine in order to detect the output torque of the internal combustion engine. A known torque T is applied to the output shaft of the internal combustion engine by using the magnetostrictive film.
A first process in which the output of the torque sensor is set to 0 when the torque T 0 is applied to the output shaft, the process being performed in a state where 0 is added; A second process of measuring the output V 0 of the torque sensor when the torque applied to the output shaft is 0; a torque-output characteristic point (T 0 , 0) set in the first process; A method of calibrating a torque sensor, comprising: performing a third process of setting a straight line connecting the torque-output characteristic point (0, V 0 ) measured in the process of 2 as the output characteristic of the torque sensor. .
【請求項2】 内燃機関の出力トルクを検出すべく該内
燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪式ト
ルクセンサの出力特性を校正するトルクセンサの校正方
法であって、 前記磁歪膜の一部を、前記内燃機関の出力軸に既知のト
ルクT1 を加えた状態で形成して、前記出力軸にトルク
1 が加わった場合に出力が0となる第1の領域を設け
る第1の処理と、 前記磁歪膜の他の一部を、前記内燃機関の出力軸に既知
のトルクT2 を加えた状態で形成して、前記出力軸にト
ルクT2 が加わった場合に出力が0となる第2の領域を
設ける第2の処理と、 前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
0である場合の前記第1の領域における前記トルクセン
サの出力V1 を測定する第3の処理と、 前記内燃機関の停止中に、前記出力軸に加わるトルクが
0である場合の前記第2の領域における前記トルクセン
サの出力V2 を測定する第4の処理と、 前記第1及び第2の処理において用いた既知のトルクT
1 ,T2 と、前記第3及び第4の処理において測定した
出力V1 ,V2 とに基づいて、 V=Vi +(|V2 −V1 |/|T2 −T1 |)*T なる直線を、前記トルクセンサの第iの領域におけるト
ルク−出力特性とする第5の処理とを実行してなること
を特徴とするトルクセンサの校正方法。
2. A torque sensor calibration method for calibrating the output characteristics of a non-contact magnetostrictive torque sensor, wherein a magnetostrictive film is formed on an output shaft of the internal combustion engine to detect the output torque of the internal combustion engine. A part of the magnetostrictive film is formed in a state where a known torque T 1 is applied to the output shaft of the internal combustion engine, and a first region where the output becomes 0 when the torque T 1 is applied to the output shaft is formed. a first process of providing the other portion of the magnetostrictive film, formed while applying a known torque T 2 to an output shaft of the internal combustion engine, when the torque T 2 applied to the output shaft A second process of providing a second region where the output is 0, and an output V 1 of the torque sensor in the first region when the torque applied to the output shaft is 0 while the internal combustion engine is stopped. And a third process for measuring the output shaft during the stop of the internal combustion engine. A fourth processing applied torque measuring the output V 2 of the torque sensor in the second area when it is 0, known torque T used in the first and second processing
1 and T 2 and the outputs V 1 and V 2 measured in the third and fourth processes, V = V i + (| V 2 −V 1 | / | T 2 −T 1 |) A method of calibrating a torque sensor, characterized in that a straight line * T is subjected to a fifth process of setting a torque-output characteristic in the i-th region of the torque sensor.
【請求項3】 内燃機関の出力トルクを検出すべく該内
燃機関の出力軸に磁歪膜を形成してなる非接触磁歪式ト
ルクセンサであって、 前記出力軸の特定回転角位置に対応して、該出力軸に異
なる既知トルクを加えた状態で形成した複数の磁歪膜を
設けたことを特徴とするトルクセンサ。
3. A non-contact magnetostrictive torque sensor in which a magnetostrictive film is formed on an output shaft of the internal combustion engine to detect the output torque of the internal combustion engine, the non-contact magnetostrictive torque sensor corresponding to a specific rotation angle position of the output shaft. A torque sensor comprising a plurality of magnetostrictive films formed with different known torques applied to the output shaft.
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