JPS5999228A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPS5999228A JPS5999228A JP57208965A JP20896582A JPS5999228A JP S5999228 A JPS5999228 A JP S5999228A JP 57208965 A JP57208965 A JP 57208965A JP 20896582 A JP20896582 A JP 20896582A JP S5999228 A JPS5999228 A JP S5999228A
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- Japan
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- shaft
- measured
- oxide layer
- magnetic flux
- torque
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- 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
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/102—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving magnetostrictive means
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- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
- G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means
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- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
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】
この発明は磁歪式トルク検出装置に係わり、特に検出感
度が高くかつ耐久性が良好な１〜ルク検出装置に関する
。
度が高くかつ耐久性が良好な１〜ルク検出装置に関する
。
周知の如く、被測定軸（回転軸または固定軸）にトルク
を印加した場合、軸素材の歪は被測定軸の中心部よりも
外周部に大きく見られることが知られている。
を印加した場合、軸素材の歪は被測定軸の中心部よりも
外周部に大きく見られることが知られている。
従って、磁歪式トルク検出装置を用いて被測定軸に加え
Ｉうれたトルクを検出する場合には、励磁コイルから発
せられる磁束をなるべく被測定軸の表層部分、すなわち
歪の犬なる部分に集中させることが好ましい。
Ｉうれたトルクを検出する場合には、励磁コイルから発
せられる磁束をなるべく被測定軸の表層部分、すなわち
歪の犬なる部分に集中させることが好ましい。
そこで、従来被測定軸の表層部分に磁束を集中させよう
とする技術としては、特公昭５２−１４９８５号公報に
示された磁歪式応力測定方法が知られている。この方法
は、被測定物の表面に磁歪相別の被膜層を例えば電気メ
ッキ、溶融浸漬メッキ、金属溜剣法、真空蒸着、金属片
を接着する等によって形成するようにしたものである。
とする技術としては、特公昭５２−１４９８５号公報に
示された磁歪式応力測定方法が知られている。この方法
は、被測定物の表面に磁歪相別の被膜層を例えば電気メ
ッキ、溶融浸漬メッキ、金属溜剣法、真空蒸着、金属片
を接着する等によって形成するようにしたものである。
しかしながら、このよ−うな従来方法にあっては、被測
定軸の外周に異種材料の被膜が積層された形となってお
り、被測定軸と被膜層との界面において異種材料同士が
密着し、その密着強度によって被膜層が保持される形と
なっているため、検出器が使用される場所の温度変化が
大きいとぎ、あるいは被測定軸自体の温度変化が大ぎい
状況にて長時間繰り返し使用される場合等に、被測定軸
と被膜の熱膨張係数の差によって被膜が被測定軸外表面
より剥離、脱落するという問題があった。
定軸の外周に異種材料の被膜が積層された形となってお
り、被測定軸と被膜層との界面において異種材料同士が
密着し、その密着強度によって被膜層が保持される形と
なっているため、検出器が使用される場所の温度変化が
大きいとぎ、あるいは被測定軸自体の温度変化が大ぎい
状況にて長時間繰り返し使用される場合等に、被測定軸
と被膜の熱膨張係数の差によって被膜が被測定軸外表面
より剥離、脱落するという問題があった。
また、トルク変動の大きな状況下での使用においても、
被測定軸と被膜の弾性率の違いから１！／υ断応力が界
面部に作用することにＪ：す、長時間の使用により被膜
が剥離、脱落するという問題があり、特に自動車のエン
ジントルクの検出等においては、上記の温度変動とトル
ク変動とが極めて大きく、その中で長期間に亘る安定性
を補償することは極めて困難であった。
被測定軸と被膜の弾性率の違いから１！／υ断応力が界
面部に作用することにＪ：す、長時間の使用により被膜
が剥離、脱落するという問題があり、特に自動車のエン
ジントルクの検出等においては、上記の温度変動とトル
ク変動とが極めて大きく、その中で長期間に亘る安定性
を補償することは極めて困難であった。
この発明はこのような従来の問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは検出感度が高くかつ耐
久性の良好なトルク検出装置を提供することにある。
もので、その目的とするところは検出感度が高くかつ耐
久性の良好なトルク検出装置を提供することにある。
この発明は上記の目的を達成するために、被測定軸を鉄
鋼材料を用いて形成するとともに、磁束通路に対応する
被測定軸の表層に、鉄を母料とする酸化物層を形成し、
この酸化物層に磁束を集中させるようにしたものである
。
鋼材料を用いて形成するとともに、磁束通路に対応する
被測定軸の表層に、鉄を母料とする酸化物層を形成し、
この酸化物層に磁束を集中させるようにしたものである
。
以下に、この発明の好適な一実施例を添イ］図面に従っ
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
第１図はこの発明に係わる１〜ルク検出装置の構成を概
略的に示す図、第２図は第１図にお（づるＨ−ｎ線断面
図、第３図【Ｊ、第１図にお（プるΔ部拡大図である。
略的に示す図、第２図は第１図にお（づるＨ−ｎ線断面
図、第３図【Ｊ、第１図にお（プるΔ部拡大図である。
第１図および第２図において、被測定軸１は例えば自動
車におはるクランク軸、ミッション出力軸等に相当し、
通常これらは硬鋼「ＪＹＳＳ４０Ｃ］が使用されている
。この被測定軸１の所定部分、特に磁束通過部分の表層
全周には、第３図に示す如く銭をｌとした酸化物層（例
えばＦｅ３０４）２が設けられている。この酸化物層２
は第３図に示す如く、深さ方向へ向かうに従って密度が
徐々に粗くなるように形成されている。
車におはるクランク軸、ミッション出力軸等に相当し、
通常これらは硬鋼「ＪＹＳＳ４０Ｃ］が使用されている
。この被測定軸１の所定部分、特に磁束通過部分の表層
全周には、第３図に示す如く銭をｌとした酸化物層（例
えばＦｅ３０４）２が設けられている。この酸化物層２
は第３図に示す如く、深さ方向へ向かうに従って密度が
徐々に粗くなるように形成されている。
ここで、Ｆｅ３Ｏ４層は、緻密かつ安定で強固な酸化物
層であり、高温蒸気の吹付り等にＪ：り容易に形成する
ことができるが、更に温度や蒸気量の管理や吹付は時間
の管理あるいは軸を回転さｌる等製造法の管理を充分に
行なうことにより、酸化物層の浸透深さや酸化度合を軸
回周方向に沿って均一に形成することができる。
層であり、高温蒸気の吹付り等にＪ：り容易に形成する
ことができるが、更に温度や蒸気量の管理や吹付は時間
の管理あるいは軸を回転さｌる等製造法の管理を充分に
行なうことにより、酸化物層の浸透深さや酸化度合を軸
回周方向に沿って均一に形成することができる。
３ａ、３１）は互いに直列接続された励磁コイルであっ
て、この例では被測定軸１と平行に設【プられたコの字
状の励磁コア４の両脚部４ａ、４ｔ＋に巻回形成されて
おり、この励磁コイル３ａ、３ｂには例えば所定周波数
の正弦波交流電圧が印加される。
て、この例では被測定軸１と平行に設【プられたコの字
状の励磁コア４の両脚部４ａ、４ｔ＋に巻回形成されて
おり、この励磁コイル３ａ、３ｂには例えば所定周波数
の正弦波交流電圧が印加される。
５ａ 、５ｂは互いに直列接続された検出コイルであっ
て、この例では第２図に示す如く前記コアに対して直交
する方向に配置された略コの字状検出用コア６の両脚部
（３ａ、６ｂに巻回形成されている。
て、この例では第２図に示す如く前記コアに対して直交
する方向に配置された略コの字状検出用コア６の両脚部
（３ａ、６ｂに巻回形成されている。
そして、被測定軸１に対してトルクが加わると、そのト
ルクの大きさに応じた誘起電圧が検出コイル５ａ 、５
ｂに誘起されることになる。
ルクの大きさに応じた誘起電圧が検出コイル５ａ 、５
ｂに誘起されることになる。
なお、このようにコの字形コアを十字型に配置し、それ
ぞれの両脚に励磁コイル３ａ、３１）および検出コイル
５ａ、５ｂを巻回させたものは、−５一 般に十字交差型コアと呼ばれる。
ぞれの両脚に励磁コイル３ａ、３１）および検出コイル
５ａ、５ｂを巻回させたものは、−５一 般に十字交差型コアと呼ばれる。
次に作用を説明すると、本発明に係わるトルク検出装置
における検出出力は次式で表される。
における検出出力は次式で表される。
Ｖ＝にωＮｅ Ｎｄ Ｉｅ ｕ （β−１＞ ・（１）
ここで、 Ｖ；検出コイルの誘導起電力の実効値 に；比例定数 ω；２πｆ（ｆ：励磁周波数） Ｎｅ ；励磁コイル巻数 Ｎ（１：検出コイル巻数 μ；被測定部位材料の透磁率 β；磁気異方性（トルクおよび磁歪率に関係した）に依
存する変数 Ｉｅ：励磁電流の実効値 （１）式により、一定励磁周波数および一定励磁電流に
おいて、出力感度の向上を図るためには、（イ）被測定
部位材料の透磁率を高くすること、（ロ）磁歪磁気異方
性に依存する変数を大きくすること、 ローａ）誘導磁気異方性（加工により生じる）６− 等地の異方性を排除すること、 ローｂ）励磁率を大ぎくすること、 ローＣ）励磁磁束を最大歪が生じる軸の外周近傍に集中
的に流すこと、 等が考えられる。
ここで、 Ｖ；検出コイルの誘導起電力の実効値 に；比例定数 ω；２πｆ（ｆ：励磁周波数） Ｎｅ ；励磁コイル巻数 Ｎ（１：検出コイル巻数 μ；被測定部位材料の透磁率 β；磁気異方性（トルクおよび磁歪率に関係した）に依
存する変数 Ｉｅ：励磁電流の実効値 （１）式により、一定励磁周波数および一定励磁電流に
おいて、出力感度の向上を図るためには、（イ）被測定
部位材料の透磁率を高くすること、（ロ）磁歪磁気異方
性に依存する変数を大きくすること、 ローａ）誘導磁気異方性（加工により生じる）６− 等地の異方性を排除すること、 ローｂ）励磁率を大ぎくすること、 ローＣ）励磁磁束を最大歪が生じる軸の外周近傍に集中
的に流すこと、 等が考えられる。
ここで酸化物［Ｆｅ ３０４ ］は、通常の鉄鋼（例え
ば５４０Ｃ）に比べ、磁歪率は同程度または若干低く、
透磁率が数倍高いという特徴を有してａ３す、従って上
記の出力感度の向上の条件にお（プる（イ）、ローａ）
、ローＣ）に寄与し、特にローａ〉の加工等により生じ
た誘導磁気異方性が解除され、これにより検出に要する
磁歪磁気異方性が顕著に表れるためと、ローＣ）の酸化
物層の透ｖＡ率の増大により励磁磁束を最大の磁束を生
じる軸外周近傍に集中させて流すことができる点により
出力感度の向上が実現できる。
ば５４０Ｃ）に比べ、磁歪率は同程度または若干低く、
透磁率が数倍高いという特徴を有してａ３す、従って上
記の出力感度の向上の条件にお（プる（イ）、ローａ）
、ローＣ）に寄与し、特にローａ〉の加工等により生じ
た誘導磁気異方性が解除され、これにより検出に要する
磁歪磁気異方性が顕著に表れるためと、ローＣ）の酸化
物層の透ｖＡ率の増大により励磁磁束を最大の磁束を生
じる軸外周近傍に集中させて流すことができる点により
出力感度の向上が実現できる。
第４図に本発明装置の実験結果を示す。同一励磁電流・
周波数のもとで、鋼材Ｓ／ＩＯｃとそれに対し本発明の
酸化処理を行なった場合の出力レベルの差を示す。
周波数のもとで、鋼材Ｓ／ＩＯｃとそれに対し本発明の
酸化処理を行なった場合の出力レベルの差を示す。
Ｓ／ＩＯＣ棒月のままでは、加工による誘１！磁気異方
性が存在しているため、トルク零の状態においても出力
は零どならず、また変化幅も小さいのに比べ、本発明の
ものにおいては１〜ルク零の状態において出力は確実に
零となり、左右１〜ルクの印加量に比例した形の逆Ｖ字
形の正規の特性が１ｑられるとともに、その変化幅も著
しく増大することが確認できた。
性が存在しているため、トルク零の状態においても出力
は零どならず、また変化幅も小さいのに比べ、本発明の
ものにおいては１〜ルク零の状態において出力は確実に
零となり、左右１〜ルクの印加量に比例した形の逆Ｖ字
形の正規の特性が１ｑられるとともに、その変化幅も著
しく増大することが確認できた。
また製造上から見ても、酸化方法そのものは従来力目ろ
公知のものであって、その条件の管理積石を上げること
で容易に適用でき、また局部的に酸化を行うことも比較
的容易であり実用性は極めて高い。
公知のものであって、その条件の管理積石を上げること
で容易に適用でき、また局部的に酸化を行うことも比較
的容易であり実用性は極めて高い。
また、本質的に酸化物層（「ｅ３０４）は安定。
強固なものであるとともに、被測定軸部材と同質の用材
による酸化物であるため、物理的特性は似通っており、
また従来のメッキによる被膜の形成の如く界面により明
確に分離することもなく、深さ方向への酸化度の変化と
いう形で連続的に被測定軸と結合しているため、湿度変
動や１〜ルク変動が大きな状況下においても充分な耐久
性を有するものとなっている。
による酸化物であるため、物理的特性は似通っており、
また従来のメッキによる被膜の形成の如く界面により明
確に分離することもなく、深さ方向への酸化度の変化と
いう形で連続的に被測定軸と結合しているため、湿度変
動や１〜ルク変動が大きな状況下においても充分な耐久
性を有するものとなっている。
なお、前記実施例においては励磁コイルおよび検出コイ
ルを交差型コアに巻回したが、これに替えて例えば特公
昭５３−１２４４７に示されるように被測定軸を取り巻
くリング状コアに巻回しても良く、更に交差型コアの４
本の脚部に加えその交差部よりもう１本脚部を有する公
知の５本脚コアにも適用できることは勿論である。
ルを交差型コアに巻回したが、これに替えて例えば特公
昭５３−１２４４７に示されるように被測定軸を取り巻
くリング状コアに巻回しても良く、更に交差型コアの４
本の脚部に加えその交差部よりもう１本脚部を有する公
知の５本脚コアにも適用できることは勿論である。
以上の実施例の説明でも明らかなように、この発明に係
わるトルク検出装置にあっては、被測定軸として鉄鋼月
利を用いるとともに、磁束通路に対応する被測定軸の表
面に、鉄を用材とする酸化物層を形成し、この酸化物層
に磁束を集中させるようにしたものであるから、製造が
容易であるとともにこの種トルク検出装置の検出感度お
よび耐久性を著しく向上させることができる。
わるトルク検出装置にあっては、被測定軸として鉄鋼月
利を用いるとともに、磁束通路に対応する被測定軸の表
面に、鉄を用材とする酸化物層を形成し、この酸化物層
に磁束を集中させるようにしたものであるから、製造が
容易であるとともにこの種トルク検出装置の検出感度お
よび耐久性を著しく向上させることができる。
第１図は本発明に係わるトルク検出装置の構成を概略的
に示す図、第２図は第１図におＩＪる■−９− ■線断面図、第３図は第１図のΔ部拡大図、第４図は本
発明装置の検出感度を説明するためのグラフである。 １・・・・・・・・・・・・・・・被測定軸２・・・・
・・・・・・・・・・・酸化物層３ａ、３ｂ・・・励磁
コイル ５ａ、５ｂ・・・検出コーイル 特許出願人 日産自動車株式会社 １０− 、Ａ 第３図 第４図 。 トルク 〔に９ｍコ
に示す図、第２図は第１図におＩＪる■−９− ■線断面図、第３図は第１図のΔ部拡大図、第４図は本
発明装置の検出感度を説明するためのグラフである。 １・・・・・・・・・・・・・・・被測定軸２・・・・
・・・・・・・・・・・酸化物層３ａ、３ｂ・・・励磁
コイル ５ａ、５ｂ・・・検出コーイル 特許出願人 日産自動車株式会社 １０− 、Ａ 第３図 第４図 。 トルク 〔に９ｍコ
Claims (1)
- （１）鉄鋼月別を用いて形成された被測定軸と；前記被
測定軸を磁路の一部とする磁気回路を形成づ−るための
励磁コイルと； 前記被測定軸を流れる磁束の磁歪成分を検出する検出用
コイルとを備えたトルク検出装置において； 前記磁束通路に対応する被測定軸の表層に、鉄を母材と
する酸化物層を形成し、この酸化物層に磁束を集中させ
るように構成したことを特徴とするトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57208965A JPS5999228A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57208965A JPS5999228A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | トルク検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5999228A true JPS5999228A (ja) | 1984-06-07 |
| JPH0141209B2 JPH0141209B2 (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=16565085
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57208965A Granted JPS5999228A (ja) | 1982-11-29 | 1982-11-29 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5999228A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009036728A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Hitachi Metals Ltd | トルクセンサ |
| WO2017174259A1 (de) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Drehmomenterfassungseinrichtung und fahrzeug |
-
1982
- 1982-11-29 JP JP57208965A patent/JPS5999228A/ja active Granted
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009036728A (ja) * | 2007-08-03 | 2009-02-19 | Hitachi Metals Ltd | トルクセンサ |
| WO2017174259A1 (de) * | 2016-04-07 | 2017-10-12 | Robert Bosch Gmbh | Drehmomenterfassungseinrichtung und fahrzeug |
| CN108885148A (zh) * | 2016-04-07 | 2018-11-23 | 罗伯特·博世有限公司 | 转矩感测装置和车辆 |
| CN108885148B (zh) * | 2016-04-07 | 2021-04-27 | 罗伯特·博世有限公司 | 转矩感测装置和车辆 |
| US11022508B2 (en) | 2016-04-07 | 2021-06-01 | Robert Bosch Gmbh | Torque detection unit and vehicle |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0141209B2 (ja) | 1989-09-04 |
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