JPS58184527A - トルク検出装置 - 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】 本発明は被測定軸例えば自動車等の伝達軸のト（１） ルク出力を検出するためのトルク検出器に関するもので
ある。

従来のこの種検出器として、機関の出力軸に取付け、機
関トルクを車輪等負荷に伝達する際、トルク伝達軸に発
生する軸のねじれとして、検出するものがある。又、ね
じれを電気的に検出するものとして、歪により電気抵抗
値が変化する歪ゲージ式、磁歪管の磁気特性が変化する
磁歪式、軸の２点間のねじれ位相のずれを検出する位相
差式等がある。

これらはいずれも機関の性能試験としてのトルク検出が
その主目的であって、この種検出器は機関出力計測用と
して構成してあり、重量が大きく、構造が複雑かつ高価
である。

そこで、本発明は構造が小型でかつ簡易であって車載が
可能であり、しかも信頼性にすぐれたトルク検出器を提
供することを目的とする。とくに本発明では、ばね定款
を負荷に応じて変化させる機構を設けることにより、常
用域の低負荷側の検出精度を大きくし、使用頻度の少な
い実負荷側の（２） ねじれ角を小さくする多段のねじれ特性とすることで、
信頼性を低下させることなくより高い検出精度を得るよ
うにした。

以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１図は本発明に係るトルク検出装置の縦断面図、第２
図は第１図Ａ−Ａ断面図である。ｌは機関によって回転
駆動される駆動側の軸体１，２は負荷に供給される被駆
動側の軸体である。駆動側の軸体１の軸体２側の一端は
等角度間隔で複数個（例えば９０°毎に４個）設けられ
た弾性体受部１ａを有している。一方被駆動側の軸体２
の軸体ｌ側の一端は弾性体受部１ａと対向するように複
数個の弾性体受部２ａがそれぞれ設けられている。

そして、弾性体受部１ａと２ａとの間には、弾性体受座
３ａ、３ｂ　（第３図の３ａａ、３ｂａ、第４図の３ａ
ｂ、３ｂｂ）を両端に取り付けた４個の弾性体４ａ、４
ｂ、が挿入され、カップリングフランジ５により弾性体
４を軸体ｌの一端にはさみこみ、リベット１３により固
定されている。ここで弾性体４ａ、４ｂはコイルｘ　＋
　ＩＪソング用いてお（３） す、対角配置された４ａのスプリングのばね定数は同じ
く対角配置された４ｂのばね定数より大きく、同じばね
定数のスプリングが対称になるように設けられている。

さらに、第１、第２の軸体１，２には第１および第２の
回転体６．７が結合されている。両回転体はそれぞれ周
方向に等間隔で設けられた複数個の歯５ａ、７ａを有し
ている。８は各回転体６．７の外周側に配置された筒状
の固定体でそれぞれベアリング９．１０により軸体１．
２の回転によっても回転しないように固定されている。

例えば電磁式のピックアップ１１．１２がそれぞれ回転
体６．７の一６ａ、７ａに対向して取り付けられピック
アップ１１１２で検出した電気信号はリード線１１ａ、
１２ａを経て外部の回路に導かれるようになっている。

上記構成において、軸体１が第２図に示す矢印の方向に
回転すると、第３．４図に図示するように弾性体受部１
ａ　（ｌａ′・ａ、１ａｂ）　、５ａ　（５ａ　ａ　％
　５　ａ　ｂ　）が弾性□体４ａ、４ｂを介して弾性（
４） 体骨部２ａ（２ａａ、２ａｂ）を押し、これにより軸体
１とともに軸体２が軸体１と同方向に回転する。そして
、軸体２の負荷が小さいときは弾性体４のたわみ量は少
ないが負荷が大きくなるにしたがってこの負荷量に関係
して弾性体４のたわみ量は多くなってくる。

このため、軸体ｌ、２にそれぞれ結合された回転体６と
７は同速度で同方向に回転するが、軸体２の負荷が大き
くなると弾性体４がたわみ、回転体７が回転体６より遅
角しその周方向の相対位置が変化する。このとき、回転
体６と７の相対変化量は弾性体のたわみ量、すなわち負
荷のトルクに関係する。

ところで、このトルク検出装置においては、ばね定数の
冥なる２種類の弾性体を用いており、負荷が小さいとこ
ろでは第１の弾性体４ａだけが作用する。すなわち、負
荷が小さいところでは、ばね定数の小さい弾性体４ａは
第３図３示すように弾性体受部１ａａ、５ａａが弾性体
４ａを介して弾性体受部２ａａを押し、このときの負荷
量に関（５） 係して弾性体４ａがたわむ。一方この時のねじれ角にお
けるばね定数の大きな弾性体４ｂは、第４図に示すよう
に、軸体２の弾性体受部２ａｂと弾性体受座３ｂｂとが
未だ接触しないようにあるねじれ角度だけずらしである
ので、弾性体４ｂは作用しない。このため、弾性体４ａ
のばね定数に関係した分だけ軸体１と軸体２の周方向の
相対位置が変化する。

さらに負荷が増加し、軸体１と２の相対位置変化が大き
くなると、弾性体４ｂのところにおいても、弾性体受部
１ａｂ、５ａｂが弾性体４ｂを介して弾性体受部２ａｂ
を押し、弾性体４ｂがたわむ。このため、弾性体４ａと
４ｂの加算したばね定数に関係した量だけ軸体ｌと軸体
２の周方向の相対位置が変化する。

かくしてトルクとねじれ角すなわち周方向の相対変位は
第５図に示す特性となり、常用域の低負荷側で大きな出
力変化割合が、たわみ量が所定量に達した境界点を越え
る高負荷域で小さな出力変化割合が得られ、より高い検
出精度と信頼性でト（６） ルク測定ができる。

第６図はピックアップ１１．１２の電気信号を処理する
場合の波形図である。ｔａ＞はピックアップ１１から出
力される電気信号のパルス波形、伽）はピックアップ１
２から出力される電気信号のパルス波形である。負荷が
加わるとピンクアップ１１から出力される電気信号は負
荷トルクに応じて位相が遅れてくる。（ａｌの信号と（
ｂｌの信号との相違差をとるとＩｃ）に示すような負荷
トルク信号が得られる。この信号において、パルスの繰
り返し周期Ｔは軸体１．２の回転数が一定であれば一定
であるが、パルスの時間幅ｔは（ａｌの信号と山）の信
号の位相差、すなわち負荷トルクに関係する。

なお、本発明において回転角を検出する手段は特に限定
されるものではなく、電磁式、充電式、発振式、半導体
形などいずれを使用できる。

また、弾性体としてゴムを用いることにより、第７図の
ような特性を得ることができ、この場合特性を非線形に
できる。また、コイルスプリング’ｌ”１１１ とゴムとを併用することにより第８図に示すよう（７） に直線形部と非線形とを有する特性が得られる。

また、以上のように異なったばね特性、ばね定数の弾性
体を組合せて任意の特性を得ることができるが、同一の
ばね特性、ばね定数を持つ２種の弾性体を使用してもよ
い。また作動開始点の異なる３個以上の弾性体を用いる
ことで特性を多段にすることもできる。

また、所定たわみ量を境界として別の弾性体が作用し始
め、それによってばね定数を増加させるという前記実施
例のほか、たとえばコイルスプリングの中間部に外側へ
伸びる突起を設け、コイルスプリングがたわむ過程でそ
の突起がカップリングフランジに設けたストッパに当接
するようにし、所定たわみ量に達したときコイルスプリ
ングの一部がそれ以上たわまないようにする構成を採用
することができる。′ なお、この装置は小型で車載することが可能で、検出さ
れたトルクは、点火磁気、空燃比、変速機等の制御に使
用することができる。

：１ 以上説明したように本発明は第１の軸体と第２（８） の軸体との間に設けた弾性体のばね定数をある境界点で
増加させる構成としたからねじれ特性を低負荷側で大き
く、高負荷側で小さくすることにより、使用頻度の多い
低負荷側の検出精度を向上しトルク検出装置を小型化し
、かつ信頼性をおとすことなくさらに高精度に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のトルク検出装置の実施例の縦断面図、
第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図はコイルスプリ
ング４ａの周辺部の拡大断面図、第４図はコイルスプリ
ング４ｂの周辺部の拡大断面図、第５図は作動特性図、
第６図は電気信号の処理過程を説明するタイムチャート
、第７図および第８図は弾性体を変更した場合の作動特
性図である。 １．２・・・軸体、４．４ａ、４ｂ−・・弾性体、６゜
７・−・回転体、１１．１２・・・ピックアップ。 代理人弁理士　岡　部　　　隆 （９） １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１動力により駆動される軸体と負荷に接続される被
   駆動側の軸体との間に弾性体を介在されてこの弾性体の
   たわみ量を検出するトルク検出装置であって、前記弾性
   体に所定たわみ量を境界としてばね定数を増加させる機
   構を設けたことを特徴とするトルク検出装置。 （２）前記弾性体として少なくとも２つの弾性部材が使
   用され、かつ第１の弾性部材のたわみ量が所定の値に達
   したとき第２の弾性部材がたわみはじめるように配置さ
   れている特許請求の範囲第１項に記載のトルク検出装置
   。 ＋３）前記第１の弾性部材と前記第２の弾性部材との弾
   性部材が異なっている特許請求の範囲第２項に記載のト
   ルク検出装置。