JPH10253471A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価で比較的簡単な構成により正確にトルク
の検出が行えるトルク検出装置を提供する。 【解決手段】 駆動側回転部材２に接触した状態で従動
可能に設けられている重量マスを付加した従動側回転部
材３を備え、駆動側回転部材２および従動側回転部材３
のうち、駆動側回転部材２は、回転時でのトルク発生方
向と反対方向への変位が阻止された状態で支持され、従
動側回転部材３は、駆動側回転部材２からのトルク伝達
によって発生する上記トルクの伝達方向にのみ変位可能
に支持され、従動側回転部材３には、変位方向で作用す
る荷重を検知するための荷重検知手段６を配置し、駆動
側回転部材２からのトルクが従動側回転部材３に伝達さ
れた際に、従動側回転部材３の慣性力に抗して駆動側回
転部材２のトルクにより従動側回転部材３でのトルク発
生方向に変位する際の荷重を荷重検知手段６で検知す
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、トルク検出装置に
関し、さらに詳しくはエンジンの軸出力を求めるための
パラメータである軸トルクを検出するための装置の構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、自動車用エンジンの性能
評価に用いられる軸出力は、軸トルクとエンジン回転数
との関係によって求めらる。このため、従来では、エン
ジンの軸トルクを検出する構造として、軸方向で軸の外
周面に磁気記録層やスリットあるいは歯車を設ける一
方、軸に近接させて磁気ヘッドやエンコーダ等の検出素
子を設けた構造がある（例えば、特開平６ー５０８３１
号公報）。このような構造においては、無負荷状態で磁
気ヘッドやエンコーダから得られる位置信号を基準と
し、負荷状態での上記検出素子から得られる位置信号と
の位相ずれから捩れ角を割出し、軸トルクを換算するよ
うになっている。また、このような方式とは別に、エン
ジンによって回転駆動されるロータと、ロータのトルク
により揺動可能なステータと、ステータに設けられてい
るアームの揺動端に対向して配置されアームの揺動によ
りロータのトルクを検知するロードセルを用いた構造が
ある（例えば、特開昭６４ー５７１３７号公報）。さら
に、トルク（力のモーメント）と慣性モーメントと角加
速度との関係（Ｍ＝慣性モーメント×角加速度：「昭和
４１年４月２０日発行、機会実用便覧、第３版、第２０
３頁」）から、回転体の慣性モーメントを既知数とし、
角加速度を割出すことによりトルクを算出する場合もあ
る。さらに、角加速度と回転数との関係により、慣性ト
ルクを慣性モーメントと回転数差との積に基づいて算出
する場合もある（例えば、１９９０年４月１日発行、工
業調査会出版「わかりやすいメカトロニクス」第３刷、
第１８〜１９頁）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記前者の構
造においては、トルク検出対象となる回転軸に磁気記録
層やスリットあるいは歯車等の特別な構造が必要とな
り、装置の大型化や装置コストの上昇を招く虞がある。
また、後者の構造では、揺動部分あるいは回転部分での
支持部においてスリップが発生しやすくなり、これによ
って、正確なトルク検知が行えなくなる虞がある。

【０００４】本発明の目的は、上記従来のトルク検出装
置における問題に鑑み、安価で比較的簡単な構成により
正確にトルクの検出が行えるトルク検出装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、エンジンの軸出力を求める
ためのパラメータの一つである軸トルクを検出する装置
であって、駆動側回転部材に接触した状態で従動可能に
設けられている重量マスを付加した従動側回転部材を備
え、上記駆動側回転部材および上記従動側回転部材のう
ち、上記駆動側回転部材は、回転時でのトルク発生方向
と反対方向への変位が阻止された状態で支持され、上記
従動側回転部材は、上記駆動側回転部材からのトルク伝
達によって発生する上記トルクの伝達方向にのみ変位可
能に支持され、上記従動側回転部材には、上記変位方向
で作用する荷重を検知するための荷重検知手段を配置
し、上記駆動側回転部材からのトルクが上記従動側回転
部材に伝達された際に、従動側回転部材の重量マスによ
る慣性トルクに対する反力が上記従動側回転部材の接線
方向の力として作用するのを上記荷重検知手段により検
出することを特徴としている。

【０００６】請求項２記載の発明は、エンジンの軸出力
を求めるためのパラメータの一つである軸トルクを検出
する装置であって、駆動側回転部材に接触した状態で従
動可能に設けられている重量マスを付加した従動側回転
部材を備え、上記従動側回転部材は、上記駆動側回転部
材の周方向で対等位置に一対で設けられ、かつ、軸心位
置が同一線上に配置され、その同一線の延長上には単一
の荷重検知手段が配置され、上記駆動側回転部材は、回
転時でのトルク発生方向と反対方向への変位が阻止され
た状態で支持され、上記従動側回転部材は、上記駆動側
回転部材からのトルク伝達によって発生する上記トルク
の伝達方向にのみ変位可能に支持され、駆動側回転部材
のトルクが上記従動側回転部材に伝達された際、上記従
動側回転部材の慣性トルクに抗したトルクにより上記従
動側回転部材に発生する慣性モーメントによって変位す
る際の荷重の総和を上記荷重検知手段により計測するこ
とを特徴としている。

【０００７】

【作用】請求項１記載の発明では、駆動側回転部材から
のトルクが従動側回転部材に伝達されると、従動側回転
部材の重量マスによる慣性トルクに対する反力としての
トルクが従動側回転部材の接線方向の力として発生し、
その接線方向の力が荷重検知手段によって検知される。
これにより、従動側回転部材に発生する接線方向の力を
直接荷重検知手段により検知することができるので、角
加速度を検知したり軸方向での位相差を検知したりする
場合と違って、特別な構造や検知誤差をなくした状態で
トルク検知することができる。

【０００８】請求項２記載の発明では、一対の従動側回
転部材の軸心を同一線上に位置させると共に、その軸線
の延長上に荷重検知手段を配置しているので、個別に発
生している従動側回転部材の接線方向の力を単一の荷重
検知手段により検知することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示実施例により説明
する。図１は、請求項１記載の発明によるトルク検知装
置の原理構成を説明するための模式図であり、同図にお
いて、トルク検知装置１は、エンジンからの回転力によ
って駆動される車輪等の駆動側回転部材２と、駆動側回
転部材２に当接して従動回転可能な車輪等の従動側回転
部材３と、各回転部材の回転軸を支持する回転軸支持部
材４、５および荷重検知手段６とで構成されている。従
動側回転部材３には、予め計測可能な慣性トルクを有す
る重量マスが付加され、その外径は駆動側回転部材２と
同等とされている。

【００１０】駆動側回転部材２と従動側回転部材３と
は、図１において上下で当接し、その接線方向が水平方
向となるようにされている。本実施例では、駆動側回転
部材２の回転方向が、時計方向とされている。回転軸支
持部材４、５は、回転軸を基端として上記接線方向に沿
って相反する方向に延長された支持アームで構成され、
そのうち、駆動側回転部材２の回転軸支持部材４は、先
端が不動部に当接し、駆動側回転部材２のトルク発生方
向と反対側への変位が阻止されている。従動側回転部材
３の回転軸支持部材５は、先端が上記回転軸支持部材４
と反対側に位置し、しかも、駆動側回転部材２からのト
ルク伝達により接線方向の力が発生する方向、つまり、
駆動側回転部材２との接触位置で駆動側回転部材２の回
転方向に対応して接線方向の力が発生する方向である左
方向のみの変位が許容されている。なお、図中では、小
径の円にて変位阻止部材が示してある。

【００１１】荷重検知手段６は、本実施例の場合、駆動
側回転部材３の回転軸支持部材５の先端に当接させて配
置されている歪ゲージ等を用いたロードセルが用いら
れ、回転軸支持部材５に発生する上記接線方向の力を検
知するようになっている。

【００１２】本実施例は以上のような構成であるから、
駆動側回転部材２がエンジンにより回転駆動されると、
駆動側回転部材２に生起されるトルクが従動側回転部材
３に伝達される。駆動側回転部材２は、従動側回転部材
３の慣性トルクにより反力を受け、その反力が回転軸支
持部材４に作用するが、回転軸支持部材４は不動状態に
維持されているので変位することなく回転のみを行う。
一方、従動側回転部材３では、自らの慣性トルクと駆動
側回転部材２からのトルクとの関係に基づき、慣性トル
クに抗したトルクが接線方向の力として発生する。この
ため、従動側回転部材３は、回転軸支持部材５の支持特
性によって駆動側回転部材２のトルクの発生方向に変位
することができるので、回転軸支持部材５が連動し、そ
の時の荷重が荷重検知手段６によって検知される。荷重
検知手段６では、従動側回転部材３の慣性トルクと駆動
側回転部材２の駆動トルクとの差の大きさによって検知
される荷重も変化するが、慣性トルクに対する変化量を
駆動トルクと関係付けしておくことで駆動トルクを割出
すことが可能になる。

【００１３】本実施例によれば、上下に位置する回転部
材２、３の回転軸を基端として相対方向に延長された回
転軸支持部材４、５を設け、その一方を、駆動側回転部
材２からのトルクによって生じる方向にのみ変位させる
だけの簡単な構成によってトルクを検知する部材間での
スリップ等の機械的損失を生じさせることなくトルクを
検知することができる。なお、上記実施例においては、
従動側回転部材３の重量マスによる慣性トルクを予め計
測した場合を説明したが、本発明ではこのような前提に
限らず、荷重検知手段６によって計測されたトルクの値
を以ってトルクの大きさを割り出すことも可能である。

【００１４】次に、請求項２記載の発明の実施例につい
て説明する。請求項２記載の発明は、従動側回転部材を
駆動側回転部材に対して対等位置に一対で設け、これら
従動側回転部材の軸心位置を同一線上に配置すると共
に、その同一線の延長上に荷重検知手段を配置したこと
を特徴としている。図２において、駆動側回転部材（便
宜上、符号２’で示す）およびこの回転軸支持部材（便
宜上、符号４’で示す）は、図１に示した実施例と同様
な構成とされている。一方、従動側回転部材（便宜上、
３Ａ、３Ｂとする）は、駆動側回転部材２’の軸心から
の垂線を境にして対等位置に配置されて当接している。
従動側回転部材３Ａ、３Ｂは、同一の回転軸支持部材
（便宜上、符号５’で示す）によって支持され、回転軸
支持部材５’は、駆動側の回転軸支持部材４’と平行
に、かつ、先端が駆動側の回転軸支持部材４’と反対側
に位置している。これにより、従動側回転部材３Ａ、３
Ｂは、回転軸支持部材４’によって同一線上に位置して
いる。従動側回転部材３Ａ、３Ｂの回転軸支持部材４’
の先端には、従動側回転部材３Ａ、３Ｂが位置している
同一線の延長上に上記実施例と同様な構成の荷重検知手
段６が配置されている。

【００１５】本実施例は以上のような構成であるから、
一対の従動側回転部材３Ａ、３Ｂに対して駆動側回転部
材２’が載置され、エンジンにより駆動側回転部材２’
が回転駆動されると、駆動側回転部材２’に生起される
トルクが従動側回転部材３Ａ、３Ｂに対してそれぞれ伝
達される。駆動側回転部材２’は、従動側回転部材の慣
性重量により反力を受け、その反力が回転軸支持部材
４’に作用するが、回転支持部材４’は不動状態に維持
されているので変位することなく回転のみを行う。一
方、従動側回転部材３Ａ、３Ｂでは、自らの慣性重量と
駆動側回転部材２’からのトルクとの関係に基づき、慣
性重量に抗したトルクが接線方向の力として発生する。
このため、従動側回転部材３Ａ、３Ｂは、回転軸支持部
材５’の支持特性によって駆動側回転部材２のトルクの
発生方向に変位することができるので、回転軸支持部材
５’が連動し、その時の荷重が荷重検知手段６によって
検知される。この時には、従動側回転部材３Ａ、３Ｂに
発生する接線方向の力の総和が各従動側回転部材３Ａ、
３Ｂと同一線上に位置する荷重検知手段６によって検出
されることになる。

【００１６】本実施例によれば、対をなす従動側回転部
材３Ａ、３Ｂに対して駆動側回転部材２’を載置させる
だけで、たとえ、駆動側回転部材２’と従動側回転部材
３Ａ、３Ｂとの均等な接触が得られなくても、それら各
従動側回転部材３Ａ、３Ｂに発生する接線方向の力の総
和を以って駆動側回転部材２’のトルク計測が行えるの
で、駆動側回転部材２’に対する従動側回転部材３Ａ、
３Ｂの接触条件の制約などを考慮せずとも駆動側回転部
材の出力トルクの割り出しが可能になる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、、駆動側回転部材からのトルクが従動側回
転部材に伝達されると、従動側回転部材の重量マスに対
する反力としてのトルクが従動側回転部材の接線方向の
力として発生し、その接線方向の力が荷重検知手段によ
って検知される。これにより、従動側回転部材に発生す
る接線方向の力を直接荷重検知手段により検知すること
ができるので、角加速度を検知したり軸方向での位相差
を検知したりする場合と違って、特別な構造や検知誤差
をなくした状態でトルク検知することが可能になる。

【００１８】請求項２記載の発明によれば、一対の従動
側回転部材の軸心を同一線上に位置させると共に、その
軸線の延長上に荷重検知手段を配置しているので、個別
に発生している従動側回転部材の接線方向の力を単一の
荷重検知手段により検知することができ、これによっ
て、回転部材同士の接触条件などを限定することなく簡
単にしかも簡単な構造によって出力トルクの計測が可能
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明によるトルク検出装置の構
成を説明するための模式図である。

【図２】請求項２記載の発明によるトルク検出装置の構
成を説明するための模式図である。

【符号の説明】

１ トルク検出装置 ２、２’ 駆動側回転部材 ３、３Ａ、３Ｂ 従動側回転部材 ４、４’、５、５’ 回転軸支持部材 ６ 荷重検出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの軸出力を求めるためのパラメ
   ータの一つである軸トルクを検出する装置であって、 駆動側回転部材に接触した状態で従動可能に設けられて
   いる重量マスを付加した従動側回転部材を備え、 上記駆動側回転部材および上記従動側回転部材のうち、
   上記駆動側回転部材は、回転時でのトルク発生方向と反
   対方向への変位が阻止された状態で支持され、上記従動
   側回転部材は、上記駆動側回転部材からのトルク伝達に
   よって発生する上記トルクの伝達方向にのみ変位可能に
   支持され、 上記従動側回転部材には、上記変位方向で作用する荷重
   を検知するための荷重検知手段を配置し、 上記駆動側回転部材からのトルクが上記従動側回転部材
   に伝達された際に、従動側回転部材の重量マスによる慣
   性トルクに対する反力が上記従動側回転部材の接線方向
   の力として作用するのを上記荷重検知手段により検出す
   ることを特徴とするトルク検出装置。
2. 【請求項２】 エンジンの軸出力を求めるためのパラメ
   ータの一つである軸トルクを検出する装置であって、 駆動側回転部材に接触した状態で従動可能に設けられて
   いる重量マスを付加した従動側回転部材を備え、 上記従動側回転部材は、上記駆動側回転部材の周方向で
   対等位置に一対で設けられ、かつ、軸心位置が同一線上
   に配置され、その同一線の延長上には単一の荷重検知手
   段が配置され、 上記駆動側回転部材は、回転時でのトルク発生方向と反
   対方向への変位が阻止された状態で支持され、上記従動
   側回転部材は、上記駆動側回転部材からのトルク伝達に
   よって発生する上記トルクの伝達方向にのみ変位可能に
   支持され、 駆動側回転部材のトルクが上記従動側回転部材に伝達さ
   れた際、上記従動側回転部材の慣性重量に抗したトルク
   により上記従動側回転部材に発生する慣性モーメントに
   よって変位する際の荷重の総和を上記荷重検知手段によ
   り計測することを特徴とするトルク検知装置。