JPH0961276A - トルクメータの補正方法及びこれを用いるトルクメータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクメータにおける誤差を補正する。 【解決手段】 トルク検出器２２において検出される軸
のねじれ角がトルク演算器２４において、計測トルクに
換算される。しかし、この計測トルクには、トルクメー
タのヒステリシスに基づく誤差が含まれている。コンピ
ュータ２６は、その内部に予め行った校正試験に基づく
補正値のテーブル２６ａを有しており、コンピュータ２
６の補正部２６ｂがトルク演算器２４の出力を補正す
る。このため、正しいトルクの検出が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、予め定められた所
定の試験条件で実施されるトルク負荷試験におけるトル
クメータの補正方法及びこれを用いるトルクメータに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車のクランクシャフトな
どについて、トルク負荷試験が行われている。このよう
なトルク負荷試験では、試験対象物に予め定められた各
種の大きさのトルクを印加したり、負荷トルクを所定の
順番で印加して、耐久性を調べたりする。

【０００３】ここで、このような試験を行うには、試験
対象物に印加されたトルクを検出する必要がある。

【０００４】図９には、従来の位相差式トルクメータ１
０の一例が示されている。このトルクメータは、トルク
発生手段の試験用出力軸と、トルクが印加される試験対
象軸の間に介在され、トルクを伝達しながら印加トルク
を検出する。

【０００５】図において、トーションバー１は、左端が
試験用出力軸に接続され、右端が試験対象軸に接続され
る。このトーションバー１は、試験用出力軸のトルクを
試験対称軸に伝達すると共に、このねじれ角からトルク
が検出される。

【０００６】そこで、トーションバー１には、所定の間
隔をおいて、一対の外歯歯車２が設けられている。そし
て、この外歯歯車２の近傍には、一対の検出コイル３が
設けられている。この検出コイル３は、外歯歯車２の回
転による磁界の変化をそれぞれ誘導電流として出力す
る。従って、この誘導電流の位相からトーションバー１
の回転位相を検出することができる。

【０００７】すなわち、この検出コイル３の誘導電流の
位相から外歯歯車２の取付位置におけるトーションバー
１の位相が検出される。従って、２つの検出コイル３の
検出値から２つの外歯歯車２の間のねじれ角が両者の位
相ずれとして検出できる。そこで、ねじれ角とトルクの
関係は校正試験によって予め求めておくことにより、得
られた回転位相差からトーションバー１におけるトルク
が検出される。

【０００８】また、このトルクメータでは、検出器付属
モータ４により、回転中空円筒５が回転される。そし
て、この回転中空円筒５には、永久磁石６が接続される
と共に、外歯歯車２に近接する位置には、内歯歯車７が
形成されている。従って、トーションバー１が回転して
いない場合にも、内歯歯車７による回転磁界が外歯歯車
２を介し検出コイル３に印加され、得られる誘導電流に
よって、外歯歯車２の位相ずれが検出される。従って、
トーションバー１が回転していない状態における外歯歯
車２の位相ずれも検出することができる。

【０００９】このようにして、トルクメータ１０によっ
て、試験対象軸への負荷トルクを検出することができ
る。

【００１０】ここで、トルクメータ１０の構成は、図１
０に示すように、トルクメータ１０に中間軸受け８を介
し、基準となる重り９によりトルクを作用させ、この際
の２つの外歯歯車２間の位相ずれを検出することによっ
て行う。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このトルクメ
ータでは、トーションバー１の非弾性挙動によって、ト
ーションバー１への負荷トルクと、ねじれ角にヒステリ
シスがあるため、計測トルクに誤差が生じる。すなわ
ち、上述の校正試験では、トーションバー１への負荷ト
ルクと、ねじれ角の関係には、ヒステリシスはないもの
とし、０負荷と試験における最大基準負荷の２点のねじ
れ角の測定から、校正を行う。

【００１２】トーションバー１の材料の弾性域で使用す
れば、ねじれ角と負荷は、ほぼ比例関係にあり、直線と
して問題は生じない。しかし、厳密には、トーションバ
ー１の材料の非弾性挙動によって、印加する基準トルク
とねじれ角から求められる計測トルクには、図１１に示
すような直線性ヒステリシスが生じる。

【００１３】すなわち、トーションバー１に加える基準
トルクを徐々に増加していった場合、計測トルクは２点
間を結ぶ校正直線より下側を通り、基準トルクを減少し
ていった場合には、上側を通る。

【００１４】従って、基準トルクを増加していき、Ｔｓ
のトルクを印加した場合、計測結果は、Ｔｍとなり、本
来の値Ｔｍ’＝Ｔｓより小さな値になってしまう。

【００１５】この誤差は非常に微小なものであるが、駆
動系ユニット（トランスミッションや、ディファレンシ
ャルギア等）の伝達効率の試験など高精度のトルク計測
を必要とする分野では、問題となる場合も多い。従っ
て、さらに高精度のトルク測定が行えるトルクメータが
望まれている。

【００１６】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、高精度のトルク測定を行うためのトルクメータの
補正方法及びこれを用いるトルクメータを提供すること
を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、トルク負荷試
験の試験条件に合わせて、負荷トルクを複数の区間に分
割して校正試験を実施し、それぞれの区間で計測トルク
を試験において印加される基準トルクに合致させる補正
式を求め、求められた補正式をテーブルに登録し、試験
時には計測トルクがテーブルのどこに該当するかを判断
し、該当する補正式を用いてトルクメータの出力を補正
することを特徴とする。

【００１８】このように、本発明によれば、試験条件に
併せて、負荷トルクを複数の区間に分割して校正試験を
行う。例えば、ａ，ｂ，ｃ，ｄの４つのトルクを印加す
る試験を行うのであれば、最大負荷ｄと０負荷の間を４
つの区間に分割する。そして、０負荷、最大負荷ｄを印
加して、従来通り校正を行い、かつその中間の３つの点
における基準負荷ａ，ｂ，ｃを印加し、その時の計測ト
ルクを検出する。次に、４区間内は直線で近似できるこ
とを仮定して、区間毎の補正式を作成し、これをテーブ
ルに記憶する。

【００１９】そして、実際の試験時には、計測トルクが
テーブルのどの区間に該当するかを調べ、計測トルクを
補正式を用いて補正することによって正しい負荷トルク
（補正後トルク）の計測が行える。従って、補正後トル
クを利用して、試験対象軸に正確なトルクを印加して、
所期の試験を行うことができる。

【００２０】なお、基準トルクを増加させながらの計測
によって補正式を作成した場合には、試験の場合にも負
荷トルクを増加させて試験を行う必要がある。また、増
加方向の補正式と減少方向の補正式を両方テーブルに用
意しておき、試験条件によって、選択できるようにして
もよい。

【００２１】また、本発明は、トルク負荷試験の試験条
件に合わせて、その順番に校正試験を実施し、その順番
における試験条件と補正値の関係をテーブルに登録し、
試験時には、登録されたテーブルを利用してトルクメー
タの計測値を補正することを特徴とする。

【００２２】試験の中には、所定のパターンで、負荷ト
ルクを変更して、その挙動を調べるような試験もある。
このような試験の場合、その試験と同様のパターンで基
準トルクを印加し、その際の計測トルクをサンプリング
する。そして、得られた計測トルクをそれぞれ基準トル
クに補正する補正テーブルを用意する。そして、実施の
試験では、計測トルクが所定値、すなわち補正された値
が基準トルクに至ったことでそのトルクの印加を検出
し、これを予め定められたパターンで行う。これによっ
て、所定のパターン通りの負荷トルクを印加して試験を
行うことができる。

【００２３】本発明は、予め定められた試験条件で実施
されるトルク負荷試験の際の負荷トルクを計測するため
のトルクメータであって、試験条件の負荷トルクを複数
の区間に分割して実施した校正試験の結果から求められ
た各区間毎の実際の負荷トルクと計測トルクの関係を記
憶するテーブルと、試験時における計測トルクを上記テ
ーブルに基づいて補正する補正手段と、を有し、計測値
の誤差を補正することを特徴とする。

【００２４】このトルクメータによれば、予め設けられ
ているテーブルを利用して、計測値を正しい値に補正す
ることができる。従って、予め定められた試験の際に
は、常に正しい計測値を出力することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に好適な実施の形態
について、図面に基づいて説明する。

【００２６】「トルクメータの構成」図１に、一実施形
態のトルクメータ２０の構成を示す。このように、トル
クメータ２０は、トルク検出器２２、トルク演算器２４
及びコンピュータ２６からなっている。トルク検出器２
２は、上述の図９に示したものと同様のものであり、内
蔵するトーションバーのねじれ角についての信号を出力
する。トルク演算器２４は、ねじれ角を予め記憶されて
いる校正直線を利用して計測トルク値に変換する。この
計測トルク値は、上述の従来例と同様に計測した２点間
を結んだ直線から求められたものであり、直線性ヒステ
リシスに起因する誤差を含んでいる。

【００２７】そして、トルク演算器２４の出力である誤
差を含んだ計測トルクは、コンピュータ２６に供給され
る。このコンピュータ２６は、予め求められたデータ補
正用のテーブル２６ａを有していると共に、このテーブ
ル２６ａを利用して計測トルクを正しい値（補正後トル
ク）に補正する補正部２６ｂを有している。

【００２８】従って、トルク演算器２４から出力される
誤差を含んだ計測トルクは、コンピュータ２６におい
て、補正後トルクとして出力される。

【００２９】「テーブルの作成」図２にテーブル２６ａ
の作成を説明するフローチャートを示す。まず、操作者
は、トルクメータ２０を使用して行う試験の内容から印
加する基準トルク、すなわち校正条件を決定し、これを
入力する（Ｓ１１）。このトルクメータを使用して行う
試験は複数あれば、この中で最大精度を要するものを前
提として、校正条件を決定する。この基準トルクは、例
えば図３に示すように、基準トルクＴｓとして、Ｔｓ₀
〜Ｔｓ_n の間をｎ個の区間に分割する。

【００３０】この条件に入力があった場合には、コンピ
ュータ２６は、入力があった基準トルクＴｓ、例えばＴ
ｓ₀ 〜Ｔｓ_n を表示する（Ｓ１２）。

【００３１】次に、操作者が、決定された複数の基準ト
ルクＴｓを順番にトルクメータ２０に印加するが、まず
１番目の基準トルクＴｓ₀ （０点）を印加する（Ｓ１
３）。そして、この負荷が印加された状態で、計測を指
示する（Ｓ１４）。

【００３２】この指示に応じて、コンピュータ２６は、
トルク演算器２４を介し、トルク検出器２２の出力を取
り込む（Ｓ１５）。そして、得られた計測トルクＴｍ
（Ｔｍ₀ ）を表示する（Ｓ１６）。なお、得られた計測
トルクＴｓは、その時の基準トルクＴｓに関連づけて内
部のメモリの記憶しておく。このようにして、１つの基
準トルクについての計測を終了した場合には、操作者が
すべての条件が終了したかを判定する（Ｓ１７）。終了
していなかった場合には、Ｓ１３に戻り、次の基準トル
クの印加計測を行い、すべての条件が終了するまでこれ
を繰り返す。従って、Ｓ１７において、ＹＥＳとなった
ときには、Ｓ１１で設定したすべてに基準トルクＴｓ₀
〜Ｔｓ_n を印加した場合に計測トルクＴｍ₀ 〜Ｔｍ_n が
データとして取り込まれている。

【００３３】このように、すべてのデータがそろった場
合には、コンピュータ２６は、各区間の補正式を演算算
出する（Ｓ１８）。この補正式は、計測トルクを基準ト
ルクに一致させるものであり、図３の校正曲線の区間Ｔ
ｍ_i 〜Ｔｍ_i+1 を考えたとき、次のようになる。

【００３４】

【数１】Ｔ＝Ｔｓ_i ＋（Ｔｓ_i+1 −Ｔｓ_i ）（Ｔｍ−Ｔ
ｍ_i ）／（Ｔｍ_i+1 −ｔｍ_i ） ここで、Ｔが計測トルクＴｍの時に得られる補正後の正
しいトルク（補正後トルク）である。

【００３５】このようにして、１つの区間についての補
正式が得られたときにはこれを表示する（Ｓ１９）。そ
して、すべての条件が終了したかを判定し（Ｓ２０）、
ＮＯであればＳ１８に戻り、次の区間の補正式の算出、
表示をＳ２０でＹＥＳになるまで繰り返す。

【００３６】Ｓ２０において、ＹＥＳとなり、すべての
区間の補正式が作成された場合には、操作者が登録を指
示する（Ｓ２１）。この指示に応じ、コンピュータ２６
がテーブルを登録保存する（Ｓ２２）。

【００３７】このテーブルは、図４に示すようなもの
で、基準トルクに対応し計測トルクが記憶され、計測ト
ルクの各区間に対応し補正式が記憶される。従って、実
際に試験においては、計測トルクがどの区間に該当する
かを判断の上、対応する補正式に計測トルクを代入して
正しい補正後トルクを得る。

【００３８】この試験時の処理について、図５に基づい
て説明する。まず、操作者が、試験についての運転条件
を設定する（Ｓ３１）。すなわち、この試験において、
何段階のトルクを印加して、試験を行うかを設定する。
設定が終了した場合には、計測を指示する（Ｓ３２）。
この指示に応じて、コンピュータ２６は、トルク演算器
２４の出力から計測トルクＴｍを取り込む（Ｓ３３）。
そして、取り込んだ計測トルクＴｍに応じて、補正式を
選択する（Ｓ３４）。次に、選択した補正式により補正
演算を行い（Ｓ３５）、算出された補正後のトルクを表
示する（Ｓ３６）。

【００３９】これによって１つの条件のトルク印加によ
る試験が終了するため、すべての条件が終了するかを判
定し（Ｓ３７）、終了していなかった場合には、Ｓ３１
に戻る。そして、すべての条件が終了した場合に、Ｓ３
７においてＹＥＳになり、試験を終了する。なお、Ｓ３
６における補正後のトルク値が設定しようとしたトルク
と異なる場合もＳ３１に戻って、条件の設定をやり直す
ようにするとよい。

【００４０】ここで、Ｓ３４の補正式の選択の処理につ
いて図６に基づいて説明する。このように、まず計測ト
ルクＴｍを取り込み、計測トルクＴｍが、図４のテーブ
ルのどの区間にあるかを判定し、該当する補正式を決定
する。なお、エラーはテーブルの設定にミスがあり、計
測トルクがテーブルの範囲を超えてしまったことを意味
している。

【００４１】このようにして、補正式によって補正した
補正計測トルクによって、正しいトルク値を検出でき、
所期の試験を行うことができる。

【００４２】なお、本実施形態の校正試験と、実際に試
験では、負荷を増加させて印加するか減少させて印加す
るかの別が合致していなければならない。そこで、条件
の設定の際に増加または減少に限定するか、増加、減少
の両方の試験を行ってそれぞれ別のテーブルを用意して
おき、実際に試験の際に増加、減少の別によってテーブ
ルを選択するとよい。

【００４３】「他の実施形態」この実施形態では、試験
条件に合わせて、その順番に校正試験を行い、試験条件
と補正量の関係を示すテーブルを登録しておく。そし
て、試験時には、テーブルより順次計測値の補正を行っ
て、所期の試験を行う。試験の中には、所定のパターン
でトルクを変化させて、試験対象物の耐久性などを調べ
るものがあり、本実施形態はこのような試験を対象にし
ている。

【００４４】図７に、試験前のテーブル作成の処理を示
す。まず、試験条件に合わせて対応する重りを負荷し基
準トルクを印加する（Ｓ４１）。この状態で、トルクメ
ータによってその時の計測トルク（トルク演算器２４の
出力）を取り込む（Ｓ４２）。そして、計測トルクと実
際に印加した基準トルクの偏差を求める（Ｓ４３）。こ
こで、この偏差が、トルクメータの誤差に該当し、また
補正量でもある。

【００４５】そして、この偏差が求められた場合には、
すべての試験条件が終了したかを判定し（Ｓ４４）、Ｎ
ＯであればＳ４１に戻り、次の条件で偏差を求める。す
べての試験条件が終了した場合はＳ４４でＹＥＳにな
り、求められた偏差を試験条件に対応させてテーブルに
記憶する（Ｓ４５）。

【００４６】このようにして、試験条件のそれぞれに合
わせて偏差（補正値）がテーブルに登録される。

【００４７】図８に試験時の処理を示す。まず、試験条
件に合わせてテーブルを選択する（Ｓ５１）。トルク演
算器２４の出力を得（Ｓ５２）、これをテーブルから得
た偏差で補正し（Ｓ５３）、補正値が試験条件に一致し
たことで、試験条件の達成を判定する。

【００４８】これによって１つの試験条件の試験が終了
するため、すべての条件が終了したかを判定し（Ｓ５
４）、ＮＯであれば、次の条件に切り換え（Ｓ５５）、
Ｓ５２に戻る。そして、次の偏差を用いて補正を行っ
て、所定トルクの印加試験を行い、これをすべての条件
終了まで繰り返す。

【００４９】このように、本実施形態によれば、試験条
件に合わせて、試験条件の各試験ポイントでの補正値を
テーブルに記憶する。また、その試験ポイントの補正値
は、実際試験と同様の手順で達成されているため、それ
が負荷増加方向であるか減少方向であるかは、実際に試
験に合致したものになっている。従って、各試験ポイン
トにおいて、正確なトルク計測を行うことができる。

【００５０】「その他の構成」上述の実施形態では、位
相差式トルクメータを利用したが、データ収集にコンピ
ュータを利用するシステムであれば、歪みゲージ式トル
クメータ磁歪式トルクメータなど他の形式のシステムに
も適用することができる。

【００５１】また、上述の実施形態では、直線性ヒステ
リシスの補正を行ったが、これに限らず温度による計測
トルクの誤差も同様に補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施形態のトルクメータの構成を示すブロッ
ク図である。

【図２】 テーブル作成の処理を示すフローチャートで
ある。

【図３】 校正曲線を示す特性図である。

【図４】 校正テーブルを示す説明図である。

【図５】 試験時の処理を示すフローチャートである。

【図６】 補正式の選択を示すフローチャートである。

【図７】 他の実施形態におけるテーブル作成の処理を
示すフローチャートである。

【図８】 同実施形態における試験時の処理を示すフロ
ーチャートである。

【図９】 従来のトルクメータの構成を示す図である。

【図１０】 校正試験の説明図である。

【図１１】 基準トルクと計測トルクの関係を示す図で
ある。

【符号の説明】

２２ トルク検出器、２４ トルク演算器、２６ コン
ピュータ、２６ａ テーブル、２６ｂ 補正部。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トルク負荷試験の試験条件に合わせて、
   負荷トルクを複数の区間に分割して校正試験を実施し、
   それぞれの区間で計測トルクを試験において印加される
   基準トルクに合致させる補正式を求め、求められた補正
   式をテーブルに登録し、試験時には計測トルクがテーブ
   ルのどこに該当するかを判断し、該当する補正式を用い
   てトルクメータの出力を補正することを特徴とするトル
   クメータの補正方法。
2. 【請求項２】 トルク負荷試験の試験条件に合わせて、
   その順番に校正試験を実施し、その順番における試験条
   件と補正値の関係をテーブルに登録し、試験時には、登
   録されたテーブルを利用してトルクメータの計測値を補
   正することを特徴とするトルクメータの補正方法。
3. 【請求項３】 予め定められた試験条件で実施されるト
   ルク負荷試験の際の負荷トルクを計測するためのトルク
   メータであって、 試験条件の負荷トルクを複数の区間に分割して実施した
   校正試験の結果から求められた各区間毎の実際の負荷ト
   ルクと計測トルクの関係を記憶するテーブルと、 試験時における計測トルクを上記テーブルに基づいて補
   正する補正手段と、 を有し、 計測値を補正することを特徴とするトルクメータ。