JPS60200138A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
- Publication number
- JPS60200138A JPS60200138A JP59055244A JP5524484A JPS60200138A JP S60200138 A JPS60200138 A JP S60200138A JP 59055244 A JP59055244 A JP 59055244A JP 5524484 A JP5524484 A JP 5524484A JP S60200138 A JPS60200138 A JP S60200138A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- torque
- air gap
- rotating shaft
- pole piece
- 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
Links
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
- G01L3/101—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
-
- 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
- G01L3/105—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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (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】
技術分野
本発明はトルク検出装置に関する。本発明によるトルク
検出装置は例えば内燃機四等のトルクを車載上において
直接測定する場合に用いられる。
検出装置は例えば内燃機四等のトルクを車載上において
直接測定する場合に用いられる。
従来技術
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、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。ま
たねじれを電気的に検出するものとして、歪みにより電
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目的であって、この種の検
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、構造が複雑な１こめに、車載用のトルク検出器とし
ては必ずしも適切ではない。また。
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。ま
たねじれを電気的に検出するものとして、歪みにより電
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目的であって、この種の検
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、構造が複雑な１こめに、車載用のトルク検出器とし
ては必ずしも適切ではない。また。
機関の実軸を直接磁気回路で検出するものが提案されて
いるが、このものにあ−ては励磁コアと検出コア間のエ
アギャップに摩耗等で発生した金属粉が磁気により吸引
され、励磁・検出コアルシャフト間の磁束密度が変化し
、出力が大幅に変化するという問題点がある。
いるが、このものにあ−ては励磁コアと検出コア間のエ
アギャップに摩耗等で発生した金属粉が磁気により吸引
され、励磁・検出コアルシャフト間の磁束密度が変化し
、出力が大幅に変化するという問題点がある。
発明の目的
本発明の目的はシャフトと励磁ゆ検出コア間のエアギャ
ップに非磁性体の物質（セラミック）を介在させ、セラ
ミック体でシャフトを軸支する構成とし、エアギャップ
間に金九粉が吸引されることを防止し、磁束密度の変化
歪防止し、トルク検出出力の安定度を高めることにある
。
ップに非磁性体の物質（セラミック）を介在させ、セラ
ミック体でシャフトを軸支する構成とし、エアギャップ
間に金九粉が吸引されることを防止し、磁束密度の変化
歪防止し、トルク検出出力の安定度を高めることにある
。
発明の構成
本発明においては１ｗ性材料製回転軸に励磁用磁極片お
よび検出用磁極片が対向し、各両極片と磁性材料製回転
軸との間に設けたエアギャップに非磁性材料製の補助体
が介在することを特徴とするトルク検出装置が提供され
る。
よび検出用磁極片が対向し、各両極片と磁性材料製回転
軸との間に設けたエアギャップに非磁性材料製の補助体
が介在することを特徴とするトルク検出装置が提供され
る。
実施例
本発明の一実施例としてのトルク検出装置が第１図に示
されろ。第１図装置における回転軸部の断面構成が第２
図に示さイ］７る。２は内燃機関が発生しｆこトルクを
伝達する回転軸で、左側が機関に接続される入力側、右
側が負荷である駆動系に接続される出力側である。４は
回転軸２を軸支する非磁性材料製の補助体で、ｆｉｔえ
は窒化ケイ素、炭化ケイ素、およびアルミナ等のセラミ
ックスを用いている。１はこの回転軸に発生するトルク
を測定するトルクセンナで、回転軸２の軸方向に設けら
ｎたＵ字形の励磁用磁極片６１と、回転軸２の断面方向
に設けられたＵ字形の検出用＠極片７１を有し、そして
、２個のＵ字形磁極片６１．７１にはそれぞれ２個の巻
線６２１，６２２および７２１．７２２が施されている
。そして２個のω極片の開放端部６１１，６１２および
７１１゜７１２が回転軸２と所定の距離ｔのエアギャッ
プ２０と形成するよう補助体４に取り付けられている。
されろ。第１図装置における回転軸部の断面構成が第２
図に示さイ］７る。２は内燃機関が発生しｆこトルクを
伝達する回転軸で、左側が機関に接続される入力側、右
側が負荷である駆動系に接続される出力側である。４は
回転軸２を軸支する非磁性材料製の補助体で、ｆｉｔえ
は窒化ケイ素、炭化ケイ素、およびアルミナ等のセラミ
ックスを用いている。１はこの回転軸に発生するトルク
を測定するトルクセンナで、回転軸２の軸方向に設けら
ｎたＵ字形の励磁用磁極片６１と、回転軸２の断面方向
に設けられたＵ字形の検出用＠極片７１を有し、そして
、２個のＵ字形磁極片６１．７１にはそれぞれ２個の巻
線６２１，６２２および７２１．７２２が施されている
。そして２個のω極片の開放端部６１１，６１２および
７１１゜７１２が回転軸２と所定の距離ｔのエアギャッ
プ２０と形成するよう補助体４に取り付けられている。
補助体４に対しトルクセンサ１を連台させるためには、
−極片部、巻線部が嵌入する部分につき補助体４Ｉこ四
部を設けるよう成形し、一般にセラミックスの製造に用
いている成形法、製造法を用い補助体４を製作する。
−極片部、巻線部が嵌入する部分につき補助体４Ｉこ四
部を設けるよう成形し、一般にセラミックスの製造に用
いている成形法、製造法を用い補助体４を製作する。
補助体４は回転軸２に対する軸受様のものであるが、回
転軸には別途本来の軸受が設けられているので、補助体
４に特別の負担が印加されることはない。回転軸２は補
助体４との間にミクロンオーダーの微小間隙１に有し、
特に潤滑手段を委しないで自由に回転することができる
。
転軸には別途本来の軸受が設けられているので、補助体
４に特別の負担が印加されることはない。回転軸２は補
助体４との間にミクロンオーダーの微小間隙１に有し、
特に潤滑手段を委しないで自由に回転することができる
。
巻線を施された２個の磁極片６１．７１は樹脂等からな
るパッケージ１０内に収納して一体化したものである。
るパッケージ１０内に収納して一体化したものである。
なお、前記励磁用磁極片６１、および検出用磁極片７１
に施された巻線６２１゜６２２、お工び７２１．７２２
からのリード線（図示せず）はパッケージ１０内？経た
のち導出ロ１１エリ導出され外部回路と接続される。
に施された巻線６２１゜６２２、お工び７２１．７２２
からのリード線（図示せず）はパッケージ１０内？経た
のち導出ロ１１エリ導出され外部回路と接続される。
８１は発振器、８２は励磁電源回路である。励磁電源回
路８２は、センサ１の励磁用磁極片６１に巻回された巻
線６２１．６２２に対して交流の励磁電力を印加し、こ
れによりニアギャップ２０ケ通して罎束全回転軸２に向
けるものである。−刃車圧検出回路８３はセンサ１の検
出用磁極片７１に巻回さｎた巻線７２１．７２２にニジ
検出さｎた検出出力賦圧全入力し、交流増巾しサンプリ
ング回路８４；二出力する。サンプリング回路８４は、
発振器８１の交流信号２基準として、前記市、圧検出回
路８３から出力された信号をランプリングし、出力Ｔる
ものである。
路８２は、センサ１の励磁用磁極片６１に巻回された巻
線６２１．６２２に対して交流の励磁電力を印加し、こ
れによりニアギャップ２０ケ通して罎束全回転軸２に向
けるものである。−刃車圧検出回路８３はセンサ１の検
出用磁極片７１に巻回さｎた巻線７２１．７２２にニジ
検出さｎた検出出力賦圧全入力し、交流増巾しサンプリ
ング回路８４；二出力する。サンプリング回路８４は、
発振器８１の交流信号２基準として、前記市、圧検出回
路８３から出力された信号をランプリングし、出力Ｔる
ものである。
上記構成において、回転軸２に矢印に示すようｆこトル
クＴが加えられると、回転軸２の中心線に対して４５ｏ
の角度をもつａａ、’ ＋、 ｂ’ｂ’の部分に関し、
トルクの方向によりａａ’には圧縮力、ｂｂ’には張力
が生じ１回転軸２の側面には図のように軸方向に対し±
４５０ 方向に式（１）で与えられる応力±Ｐが生じる
。ここでｄは回転軸の外径である。
クＴが加えられると、回転軸２の中心線に対して４５ｏ
の角度をもつａａ、’ ＋、 ｂ’ｂ’の部分に関し、
トルクの方向によりａａ’には圧縮力、ｂｂ’には張力
が生じ１回転軸２の側面には図のように軸方向に対し±
４５０ 方向に式（１）で与えられる応力±Ｐが生じる
。ここでｄは回転軸の外径である。
ここで、回転軸２に設けたトルクセンサ１の６２１．６
２２の巻線を発振５８１（！：励ｊ直電源回路８２によ
り交流で励磁すると、上記トルクによってｂｂ’方向と
ａａ’方向の透磁率に差が生じるため、検出用磁極片７
１の巻線７２１．７２２に透磁率の差に比例した出力電
圧が発生１−る。この検出され１こ出力電圧を電力検出
回路８３で交流増ｒｌ］し、サンプリング回路８４によ
り、発振器８１の交流信号を基準として、前記電力検出
回路８３から出力された信号を所定のタイミングでサン
プリングし、出力する。第３図は本発明のトルク検出器
による出力電圧Ｅ（ＯＵＴ）（Ｖ）とトルクＴ（橡・ｍ
）の関係を示す特性図である。
２２の巻線を発振５８１（！：励ｊ直電源回路８２によ
り交流で励磁すると、上記トルクによってｂｂ’方向と
ａａ’方向の透磁率に差が生じるため、検出用磁極片７
１の巻線７２１．７２２に透磁率の差に比例した出力電
圧が発生１−る。この検出され１こ出力電圧を電力検出
回路８３で交流増ｒｌ］し、サンプリング回路８４によ
り、発振器８１の交流信号を基準として、前記電力検出
回路８３から出力された信号を所定のタイミングでサン
プリングし、出力する。第３図は本発明のトルク検出器
による出力電圧Ｅ（ＯＵＴ）（Ｖ）とトルクＴ（橡・ｍ
）の関係を示す特性図である。
本発明においては磁極片６］ 、７１の開放端部６１１
．６１２および７１１，７１２と回転軸２間のエアギャ
ップ２０に非磁性体の補助体４を設け、隙間をなくして
いるので、機関の摩耗等で発生した金属粉がエアギャッ
プ間に磁力により吸引されることはなく、常にエアギャ
ップ部の磁束密度を一定とすることができる１こめ信頼
性が高く、検出精度の良好なトルク検出装置を提供する
ことができる。
．６１２および７１１，７１２と回転軸２間のエアギャ
ップ２０に非磁性体の補助体４を設け、隙間をなくして
いるので、機関の摩耗等で発生した金属粉がエアギャッ
プ間に磁力により吸引されることはなく、常にエアギャ
ップ部の磁束密度を一定とすることができる１こめ信頼
性が高く、検出精度の良好なトルク検出装置を提供する
ことができる。
さらに、回転軸２を補助体４により軸支し、補助体４に
トルクセンサ１を設けているので、回転軸２とトルクセ
ンサ１０）％極片６１．７１間のエアギャップを常に一
定とすることができ、エアギャップの変化によるトルク
センサ出力の変動を防止できるという効果も合せて得る
ことができる。
トルクセンサ１を設けているので、回転軸２とトルクセ
ンサ１０）％極片６１．７１間のエアギャップを常に一
定とすることができ、エアギャップの変化によるトルク
センサ出力の変動を防止できるという効果も合せて得る
ことができる。
本発明の実施にあたっては前述の実施例のほか種々の変
形形態をきることができる。第４図、第５図は他の実施
例を示すもので、非磁性体の補助体を２分割４１．４２
に分けて、ボルト１７により結合する形としている。こ
の構成にすることでトルク検出器の装着、脱着を容易に
することができ、トルクセンサ装着のためのトルク検出
部まわりの改造を不用にすることが可能であり汎用性に
すぐれたものが得られる。また、補助体はセラミックを
用いているため１回転軸の軸受と共用することも可能で
あり、この場曾は部分を削減することができ、スペース
を減少させることができる。
形形態をきることができる。第４図、第５図は他の実施
例を示すもので、非磁性体の補助体を２分割４１．４２
に分けて、ボルト１７により結合する形としている。こ
の構成にすることでトルク検出器の装着、脱着を容易に
することができ、トルクセンサ装着のためのトルク検出
部まわりの改造を不用にすることが可能であり汎用性に
すぐれたものが得られる。また、補助体はセラミックを
用いているため１回転軸の軸受と共用することも可能で
あり、この場曾は部分を削減することができ、スペース
を減少させることができる。
発明の効果
本発明によれば、シャフトと励磁・検出コア間の隙間（
エアギャップ口こセラミック体よりなる補助体を設ける
構造とすることで、エアギャップ間に金属粉が吸引され
ることが防止され、Ｆａ束腎度の変化が防止でき、トル
ク検出出力の安定度が高められる。
エアギャップ口こセラミック体よりなる補助体を設ける
構造とすることで、エアギャップ間に金属粉が吸引され
ることが防止され、Ｆａ束腎度の変化が防止でき、トル
ク検出出力の安定度が高められる。
第１図は本発明の一実施例としてのトルク検出装置を示
す図、 第２図は第１図装置における回転軸部の断面構成を示す
図、 第３図は本゛発明のトルク検出器による出力電圧とトル
クの関係を示す特性図、 第４図、第５囚は本発明の他の実施例を示す図である。 （符号の説明） ｌ・・・・・・トルクセンサ、１０・・・・・・パッケ
ージ、１１・・・・・・導出口、２・・・・・・回転軸
、２０・旧・・エアギャップ、４・・・・・・補助体、
６１・・・・・・励磁用ｔａ磁極片６２１．６２２・・
・・・・励磁用巻線、７１・・・・・・検出用磁極片、
７２１．７２２・・・・・・検出用巻線、８１・・・発
振器、８２・・・・・・励磁電源回路、８３・・・・・
・電圧検出回路、８４・・・・・・サンプリング回路、
第３回 ０ ５ １０ １５ （ｋｇｌｍ） −〉Ｔ
す図、 第２図は第１図装置における回転軸部の断面構成を示す
図、 第３図は本゛発明のトルク検出器による出力電圧とトル
クの関係を示す特性図、 第４図、第５囚は本発明の他の実施例を示す図である。 （符号の説明） ｌ・・・・・・トルクセンサ、１０・・・・・・パッケ
ージ、１１・・・・・・導出口、２・・・・・・回転軸
、２０・旧・・エアギャップ、４・・・・・・補助体、
６１・・・・・・励磁用ｔａ磁極片６２１．６２２・・
・・・・励磁用巻線、７１・・・・・・検出用磁極片、
７２１．７２２・・・・・・検出用巻線、８１・・・発
振器、８２・・・・・・励磁電源回路、８３・・・・・
・電圧検出回路、８４・・・・・・サンプリング回路、
第３回 ０ ５ １０ １５ （ｋｇｌｍ） −〉Ｔ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、ω性材料製回転軸に励磁用磁極片および検出用磁極
片が対向し、各磁極片と磁性材料製回転軸との間に設け
られたエアギャップに非磁性材料製の補助体が介在する
ことを特徴とするトルク検出装置。 ２、上記非磁性材料製の補助体は円筒形の軸受形状であ
る、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、上記円筒形の軸受形状をした非磁性材料製の補助体
は少なくとも２分割であり、着脱自在である、特許請求
の範囲第２項記載の装置。 ４、上記非磁性拐料はセラミックからなる特許請求の範
囲＠ｌ−第３項のいずれかに記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055244A JPS60200138A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59055244A JPS60200138A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60200138A true JPS60200138A (ja) | 1985-10-09 |
Family
ID=12993178
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59055244A Pending JPS60200138A (ja) | 1984-03-24 | 1984-03-24 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60200138A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4858818A (en) * | 1988-08-04 | 1989-08-22 | Caterpillar Inc. | Method of bonding a magnetostrictive sheet to a shaft |
| US4899597A (en) * | 1987-02-27 | 1990-02-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Torque sensor |
-
1984
- 1984-03-24 JP JP59055244A patent/JPS60200138A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4899597A (en) * | 1987-02-27 | 1990-02-13 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Torque sensor |
| US4858818A (en) * | 1988-08-04 | 1989-08-22 | Caterpillar Inc. | Method of bonding a magnetostrictive sheet to a shaft |
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