JPS58221130A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
- Publication number
- JPS58221130A JPS58221130A JP10411782A JP10411782A JPS58221130A JP S58221130 A JPS58221130 A JP S58221130A JP 10411782 A JP10411782 A JP 10411782A JP 10411782 A JP10411782 A JP 10411782A JP S58221130 A JPS58221130 A JP S58221130A
- Authority
- JP
- Japan
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- driven
- teeth
- signal
- detection device
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/109—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving measuring phase difference of two signals or pulse trains
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。
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、自動車等の伝達軸のトルク出力を検出するた
めのトルク検出装置に関するものである従来のこの種の
検出器としては、機関の出力軸に取り付け、機関トルク
を車輪等負荷に伝達する際、Ｉ・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。またねじれを電
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ひずみ
（２） 式、軸の２点間のねじれ位相のずれを検出する位相差的
等があるが、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、この種の検出器は機
関出力側測用として構成してあり、重量が大きく、構造
が複雑なために、車載用のトルク検出器としては不適当
であった。
めのトルク検出装置に関するものである従来のこの種の
検出器としては、機関の出力軸に取り付け、機関トルク
を車輪等負荷に伝達する際、Ｉ・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。またねじれを電
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ひずみ
（２） 式、軸の２点間のねじれ位相のずれを検出する位相差的
等があるが、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、この種の検出器は機
関出力側測用として構成してあり、重量が大きく、構造
が複雑なために、車載用のトルク検出器としては不適当
であった。
そこで本発明は小型軽量で取付が容品であり、しかも必
要な検出精度を得ることができるｉ・ルク検出装置を得
ることを目的とする。
要な検出精度を得ることができるｉ・ルク検出装置を得
ることを目的とする。
このため、本発明では、動力により回転駆動される駆動
体と、負荷に接続され前記駆動体により回転駆動される
被駆動体との間に、弾性体を介在させてなり、前記駆動
体と前記被駆動体との間に生じる回転位相差を検出する
ようにしたトルク検出装置であって、前記駆動体と前記
被駆動体とに、それぞれ外周部に所定間隔で信号指標を
形成した被検出部を設け、電気的検出ユニットがこの被
検出部の信号指標に対応した電気信号列を生じるように
構成され、とくに、電気的検出ユニットが生じる電気信
号列の重なりをな□くずように、信号（３） 指標の間隔を設定して、常に安定した検出を可能にした
。すなわち、本発明では、前記信号指標の間隔（角度）
が、前記駆動体と前記被駆動体との間の最大ねじれ角に
相当する値の近傍以下に設定されていることを特徴とす
る。
体と、負荷に接続され前記駆動体により回転駆動される
被駆動体との間に、弾性体を介在させてなり、前記駆動
体と前記被駆動体との間に生じる回転位相差を検出する
ようにしたトルク検出装置であって、前記駆動体と前記
被駆動体とに、それぞれ外周部に所定間隔で信号指標を
形成した被検出部を設け、電気的検出ユニットがこの被
検出部の信号指標に対応した電気信号列を生じるように
構成され、とくに、電気的検出ユニットが生じる電気信
号列の重なりをな□くずように、信号（３） 指標の間隔を設定して、常に安定した検出を可能にした
。すなわち、本発明では、前記信号指標の間隔（角度）
が、前記駆動体と前記被駆動体との間の最大ねじれ角に
相当する値の近傍以下に設定されていることを特徴とす
る。
なお、信号指標は被検出部が回転体である場合にその外
周全体にわたって等間隔で形成することが、検出精度を
高める上で望ましい。
周全体にわたって等間隔で形成することが、検出精度を
高める上で望ましい。
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ｌ・ルク検出装置の縦断面図、第
２図は！＠２図のＡ−Ａ断面、第３図は第２図のＢ−Ｂ
断面の拡大を示しである。
２図は！＠２図のＡ−Ａ断面、第３図は第２図のＢ−Ｂ
断面の拡大を示しである。
第１図において、１は機関例えば自動車内燃機関によっ
て回転駆動される駆動側の軸体、２は負荷に結合される
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１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。
て回転駆動される駆動側の軸体、２は負荷に結合される
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１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。
（４）
そして、弾性体受部１ａと２ａとの間には金属製の弾性
体受座３ａ、３ｂを両端に取り付けた弾性体４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１の
一端にはさみこみ、リベット１３により固定されている
。弾性体４は本実施例ではスプリング又はゴムを用いて
いる。
体受座３ａ、３ｂを両端に取り付けた弾性体４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１の
一端にはさみこみ、リベット１３により固定されている
。弾性体４は本実施例ではスプリング又はゴムを用いて
いる。
駆動側軸体１および被駆動側軸体２にはそれぞれ第１．
第２の回転体６．７が結合されている。
第２の回転体６．７が結合されている。
両回転体は、被検出部としてそれぞれ周方向に等間隔で
設けられた複数個の歯６ａ、７ａを外周部に有している
。ここで、この歯は本発明でいつ検出指標に対応するも
ので、この歯数は、３６０（ｄｅｇ）／最大ねじれ角（
ｄ ｅ ｇ）の関係をもつように設定され、このことに
関しては、後で詳細に説明する。
設けられた複数個の歯６ａ、７ａを外周部に有している
。ここで、この歯は本発明でいつ検出指標に対応するも
ので、この歯数は、３６０（ｄｅｇ）／最大ねじれ角（
ｄ ｅ ｇ）の関係をもつように設定され、このことに
関しては、後で詳細に説明する。
８は各回転体６．７の外周側に配置された筒状の固定子
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。さらに電
気的検出ユニットをなす電磁ピックアップ１１．１２が
それぞれ回転体６゜（５） ７の歯５ａ、７ａに対向して取り付けられ、ピックアッ
プ１１．１２で検出した電気信号はリード線１１ａ、１
２ａを経て外部の計測回路３０に導かれるようになって
いる。
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。さらに電
気的検出ユニットをなす電磁ピックアップ１１．１２が
それぞれ回転体６゜（５） ７の歯５ａ、７ａに対向して取り付けられ、ピックアッ
プ１１．１２で検出した電気信号はリード線１１ａ、１
２ａを経て外部の計測回路３０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３図に示す矢印の方向に
回転すると、弾性体受部１ａ、５ａが弾性体４を介して
弾性体受部２ａ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。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、これに比例して弾性体４のたわみ量は
多くなる。
回転すると、弾性体受部１ａ、５ａが弾性体４を介して
弾性体受部２ａ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。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、これに比例して弾性体４のたわみ量は
多くなる。
このため、軸体１．２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６が回転体７より先
行し、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
負荷のトルクに比例する。
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６が回転体７より先
行し、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
負荷のトルクに比例する。
しかして、軸が回転するとピックアップ１１に（６）
は回転体６の回転に同期して歯６ａの凹凸のために生じ
る磁気抵抗の変化により交番電圧が発生する。同様にピ
ンクアップ１２にも交番電圧が発生ずる。この２つの交
番電圧信号の位相差を図示しない外部の測定回路におい
て測定することにより両回転体の回転位相差がわかる。
る磁気抵抗の変化により交番電圧が発生する。同様にピ
ンクアップ１２にも交番電圧が発生ずる。この２つの交
番電圧信号の位相差を図示しない外部の測定回路におい
て測定することにより両回転体の回転位相差がわかる。
第４図は電磁ピックアップ１１，１．２に得られる電気
信号の波形図である。ｌａ）はビック１１から出される
電気信号の波形整形後のパルス波形である。しかして負
荷が加わるとピックアップ１２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。このため＋ａ
ｌの信号とｆｂｌの信号との立ち−Ｆがり位相差をとる
と（Ｃ１に示す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ｆ８
）の信号とｆｂｌの信号の位相差、すなわち負荷トルク
に比例する。
信号の波形図である。ｌａ）はビック１１から出される
電気信号の波形整形後のパルス波形である。しかして負
荷が加わるとピックアップ１２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。このため＋ａ
ｌの信号とｆｂｌの信号との立ち−Ｆがり位相差をとる
と（Ｃ１に示す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ｆ８
）の信号とｆｂｌの信号の位相差、すなわち負荷トルク
に比例する。
外部の測定回路においては、」１記の位相差ｔと周期Ｔ
とから、軸体１．２の回転位相差の角度換算値θを次式
から算出する。
とから、軸体１．２の回転位相差の角度換算値θを次式
から算出する。
（７）
θ−３６０° ×ｔ／Ｔ・・・・・・（１）そして、
Ｍ−に×θ ・・・・・・（２）（Ｋは角度→
トルク変換係数） で表わされる（２）式によってトルクＭを求めることが
できる。
トルク変換係数） で表わされる（２）式によってトルクＭを求めることが
できる。
次に前記の回転体に設けられた信号指標としての歯６ａ
、７ａの歯数について説明する。ここで、両軸体１．２
のねじれ角は大きいほど、またその両歯数は多いほど、
トルク測定の分解能が向上する。しかし、ねじれ角を大
きくすると、固有振動数の低下を招き、振動、騒音が大
きくなる問題がある。この場合、最大ねじれ角は、機関
あるいはその搭載車両により異なるが、一般的には、約
６ｄｅｇ程度にすることが好ましい。
、７ａの歯数について説明する。ここで、両軸体１．２
のねじれ角は大きいほど、またその両歯数は多いほど、
トルク測定の分解能が向上する。しかし、ねじれ角を大
きくすると、固有振動数の低下を招き、振動、騒音が大
きくなる問題がある。この場合、最大ねじれ角は、機関
あるいはその搭載車両により異なるが、一般的には、約
６ｄｅｇ程度にすることが好ましい。
しかして、本発明においては、最大ねじれ角を６ｄｅｇ
とした場合、歯５ａ、７ａの歯数は、６０個以下に選定
される。いま、歯数を６０個とすると、最大ねじれ角５
ｄｅｇで回転体の歯が１歯だけずれるので、この場合に
得られる位相差ｔは（８） パルスの繰り返し周期Ｔとなるため、第４図に示す両パ
ルス波形（ａ）、（ｂ）がオーバラップすることがない
。従って、常に負荷トルクに比例した位相差を電気的に
検出することができ、かつ精度の高い分解能で検出する
ことができる。なお、自動車機関としての実用上の歯数
は、最大ねじれ角を５ｄｅｇとした場合に２０〜３０個
とするのが一般的である。
とした場合、歯５ａ、７ａの歯数は、６０個以下に選定
される。いま、歯数を６０個とすると、最大ねじれ角５
ｄｅｇで回転体の歯が１歯だけずれるので、この場合に
得られる位相差ｔは（８） パルスの繰り返し周期Ｔとなるため、第４図に示す両パ
ルス波形（ａ）、（ｂ）がオーバラップすることがない
。従って、常に負荷トルクに比例した位相差を電気的に
検出することができ、かつ精度の高い分解能で検出する
ことができる。なお、自動車機関としての実用上の歯数
は、最大ねじれ角を５ｄｅｇとした場合に２０〜３０個
とするのが一般的である。
なお、本発明の実施に際して、前記実施例では両回転体
の歯数が同一である場合について説明したが、歯数が異
なる場合でも本発明は適用可能であり、その場合２つの
歯は、倍数関係にある方が電気処理上好ましいがこの点
も特に限定するものではない。要は、一方の回転体の歯
と他方の回転体の歯との間に予めわかっている所定の位
相関係があり、トルクの変化の伴うその間の位相の変化
が検出されるようになっていればよい。ただし、その場
合、歯数の多い方の歯数について前記の３６０（ｄｏｇ
）／最大ねじれ角（ｄ ｅ ｇ）の関係が満足されてい
ることが必要である。
の歯数が同一である場合について説明したが、歯数が異
なる場合でも本発明は適用可能であり、その場合２つの
歯は、倍数関係にある方が電気処理上好ましいがこの点
も特に限定するものではない。要は、一方の回転体の歯
と他方の回転体の歯との間に予めわかっている所定の位
相関係があり、トルクの変化の伴うその間の位相の変化
が検出されるようになっていればよい。ただし、その場
合、歯数の多い方の歯数について前記の３６０（ｄｏｇ
）／最大ねじれ角（ｄ ｅ ｇ）の関係が満足されてい
ることが必要である。
（９）
また、電気的検出ユニットは、電磁ピックアップの他、
光−電変換素子を使用し被検出部をそれに対応するもの
としてもよく、これらは特に限定されるものではない。
光−電変換素子を使用し被検出部をそれに対応するもの
としてもよく、これらは特に限定されるものではない。
また、適用されるべき用途も、機関出力軸のトルクに限
らず、種々の動力伝達系に適用できる。
らず、種々の動力伝達系に適用できる。
以上述べたように本発明によれば、検出される電気信号
列がオーバラップすることなく、簡単な電気処理によっ
て、常に安定したトルク検出することが可能になる。
列がオーバラップすることなく、簡単な電気処理によっ
て、常に安定したトルク検出することが可能になる。
第１図はトルク検出装置の構造例を示す断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は第２図のＢ
−Ｂ線に沿う断面図、第４図はトルク検出の様子を説明
するためのタイムチャートである。 ■・・・駆動側の軸体、２・・・被駆動側の軸体、４・
・・弾性体、６，７・・・回転体（被検出部）、６ａ、
７ａ・・・歯（信号指標）、１１．１２・・・電磁ピッ
クアップ（電気的検出ユニット）。 （１０）
は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面図、第３図は第２図のＢ
−Ｂ線に沿う断面図、第４図はトルク検出の様子を説明
するためのタイムチャートである。 ■・・・駆動側の軸体、２・・・被駆動側の軸体、４・
・・弾性体、６，７・・・回転体（被検出部）、６ａ、
７ａ・・・歯（信号指標）、１１．１２・・・電磁ピッ
クアップ（電気的検出ユニット）。 （１０）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）動力により回転駆動される駆動体と、負荷に接続
され前記駆動体により回転駆動される被駆動体との間に
、弾性体を介在させてなり、前記駆動体と前記被駆動体
との間に生じる回転位相差を検出するようにしたトルク
検出装置であって、前記駆動体と前記被駆動体とに、そ
れぞれ外周部に所定間隔で信号指標を形成した被検出部
を設け、電気的検出ユニットがこの被検出部の信号指標
に対応した電気信号列を生じるように構成され、かつ前
記信号指標の間隔（角度）が、前記駆動体と前記被駆動
体との間の最大ねじれ角に相当する値の近傍以下に設定
されていることを特徴とするトルク検出装置。 （２）前記被検出部の少なくとも一方が、外周部全体に
に前記信号指標を等間隔で形成してなり、その信号指標
の数が、 （１） ３６０ （ｄｅｇ＞／最大ねじれ角（ｄ ｅ ｇ）以
下に設定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２つの被検出部の前記信号指標の数が同一で
ある特許請求の範囲第２項に記載のトルク検出装置。 （４）前記電気的検出ユニットが、電磁ビックアンプで
あり、前記信号指標が前記駆動体および前記被駆動体の
外周に刻設された歯である特許請求の範囲第１項ないし
第４項のいずれかに記載のトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10411782A JPS58221130A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10411782A JPS58221130A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58221130A true JPS58221130A (ja) | 1983-12-22 |
Family
ID=14372178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10411782A Pending JPS58221130A (ja) | 1982-06-17 | 1982-06-17 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58221130A (ja) |
-
1982
- 1982-06-17 JP JP10411782A patent/JPS58221130A/ja active Pending
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