JPS6079238A - トルク検出装置 - Google Patents
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- JPS6079238A JPS6079238A JP58187422A JP18742283A JPS6079238A JP S6079238 A JPS6079238 A JP S6079238A JP 58187422 A JP58187422 A JP 58187422A JP 18742283 A JP18742283 A JP 18742283A JP S6079238 A JPS6079238 A JP S6079238A
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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
- G01L3/101—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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- G01L3/101—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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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】
（産業上の利用分野）
本発明ｔＪ磁歪式のトルク検出装胃に係り、１￥に検出
感度が高く、耐久性し良りｆなｉ・ルク検出装置に関す
る。
感度が高く、耐久性し良りｆなｉ・ルク検出装置に関す
る。
（発明の背廚）
被測定軸、例えば回転４す１１や固定軸に、］−ルクを
加えた場合、１ｌ１１累祠の歪みが被測定軸Ｊ 仲心部
Ｊ、りも軸表面において人きり′／、Ｉ−ることが知ら
れ（いる。
加えた場合、１ｌ１１累祠の歪みが被測定軸Ｊ 仲心部
Ｊ、りも軸表面において人きり′／、Ｉ−ることが知ら
れ（いる。
イこ（゛、磁歪式のＩ〜ルク検出装買を用い（、被測定
軸に加えられた１−ルクを検出（るには、励磁−］イル
から発Ｕられる磁束を、なるべく被測定１１１の軸表面
部、１なわｆ′：）大きな歪みの生じる部分（Ｊ集中さ
μることにより、人きｈ出力を１１することが５Ｊ Ｏ
ヒＣある。
軸に加えられた１−ルクを検出（るには、励磁−］イル
から発Ｕられる磁束を、なるべく被測定１１１の軸表面
部、１なわｆ′：）大きな歪みの生じる部分（Ｊ集中さ
μることにより、人きｈ出力を１１することが５Ｊ Ｏ
ヒＣある。
ぞし−Ｃ，従来、被３１１１定１１１の軸表面部に１妊
束を集中さけながらトルクを検出器る１〜ルク検出力法
とし′（は、例えば特公昭５２−１４９１３１５号公報
に示されるものが知られでいる。
束を集中さけながらトルクを検出器る１〜ルク検出力法
とし′（は、例えば特公昭５２−１４９１３１５号公報
に示されるものが知られでいる。
このｈ’ ｌｉｔは、被測定す１１の軸表面部に、磁歪
月オ′：１の被膜層を、電気メッキ、溶融浸）（１ｊメ
ツへ、金屈治剣法らしくは真空焦眉等によつ−Ｃ形成１
）、励磁」イルからの磁束を被測定４＼１１表面部の磁
歪月別ｔこ集中さけるＪ、うにしたものでｄりる。
月オ′：１の被膜層を、電気メッキ、溶融浸）（１ｊメ
ツへ、金屈治剣法らしくは真空焦眉等によつ−Ｃ形成１
）、励磁」イルからの磁束を被測定４＼１１表面部の磁
歪月別ｔこ集中さけるＪ、うにしたものでｄりる。
しかし４１がら、このように構成された］−ルク使出方
法にあっては、被測定軸の外周にＶｐ種材オ”ｚｌの被
膜が積層された構成どなってａ３す、被測定１１１１と
被膜層との界面において異種拐オ；（同１−が密若し、
その密看強度によっ−Ｃ被膜層が保護されることになる
。
法にあっては、被測定軸の外周にＶｐ種材オ”ｚｌの被
膜が積層された構成どなってａ３す、被測定１１１１と
被膜層との界面において異種拐オ；（同１−が密若し、
その密看強度によっ−Ｃ被膜層が保護されることになる
。
ぞの１こめ、検出器の使用される環境の調度変化が大き
い場合や、被測定軸自体のｎ４度変化が大きい状況下で
長時間使用されると、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から剥離、１；３落し
易い欠点があるうえ、被膜のメッキ作業等の製）１５工
程が煩頼どな）（作ｙ、 ｉｒ＋が恕い。
い場合や、被測定軸自体のｎ４度変化が大きい状況下で
長時間使用されると、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から剥離、１；３落し
易い欠点があるうえ、被膜のメッキ作業等の製）１５工
程が煩頼どな）（作ｙ、 ｉｒ＋が恕い。
ｊた、１〜ルク変動の人さな状況の下で使用覆る場合に
（よ、被測定軸と被膜の弾＋ｌ：￥！の）ｎいがら、Ｕ
ん断応力が界面部に作用し−Ｃ１やはり艮Ｍ間の使用に
Ｊ、り被膜が剥離、１１（１落し易い動点がある。
（よ、被測定軸と被膜の弾＋ｌ：￥！の）ｎいがら、Ｕ
ん断応力が界面部に作用し−Ｃ１やはり艮Ｍ間の使用に
Ｊ、り被膜が剥離、１１（１落し易い動点がある。
なお、＾い検出感度を１ｒするために、被測定軸自体を
ニッケルヤ）パー７０イ哲の磁歪材料にで構成する提案
もあるが、機械的強度が不充分であり、ある程度以上の
動ツノを伝えるような部分では実施できないという制約
がある。。
ニッケルヤ）パー７０イ哲の磁歪材料にで構成する提案
もあるが、機械的強度が不充分であり、ある程度以上の
動ツノを伝えるような部分では実施できないという制約
がある。。
このような状況の下で、特に、自動中の−Ｉンジントル
クの検出にあ−）では、洗ｉ度変化と１−ルク変動は極
めて人さく、十、 ３ｉＢ シｌこ装置を用いＩこ揚台
、長時間にわたる安定した高い検出（÷亀を１１イ「仇
りることが極めて困難であ一］た。
クの検出にあ−）では、洗ｉ度変化と１−ルク変動は極
めて人さく、十、 ３ｉＢ シｌこ装置を用いＩこ揚台
、長時間にわたる安定した高い検出（÷亀を１１イ「仇
りることが極めて困難であ一］た。
（発明の目的）
本発明は、ｉ−ルクの検出感度がＦ！＋ ＜ 、耐久Ｉ
ＩＩに優れ、かつ作業性の良好なトルク検出装買のｌｉ
Ｉ！供を１］的とり−る。
ＩＩに優れ、かつ作業性の良好なトルク検出装買のｌｉ
Ｉ！供を１］的とり−る。
（発明の構成）
上記目的を達成りるために本発明１；：Ｉ： 、 ［１
性体からなる被測定軸の軸内部ど軸表面部どＣ組成成分
比を変えることにＪ、す、前記軸表面部の透附：率４軸
内部より高めてなることを１ｊｉ徴どりるｂのひある。
性体からなる被測定軸の軸内部ど軸表面部どＣ組成成分
比を変えることにＪ、す、前記軸表面部の透附：率４軸
内部より高めてなることを１ｊｉ徴どりるｂのひある。
（実ｌＡ１１４例の説明）
以下、本発明の一実施例を添イ」図面を用い（訂細に説
明づる。
明づる。
第１図は、本発明の１−ルク検出装置の一実施例を示す
概略断面図であり、′＃Ｉ２図はぞの動作を説明する断
面図である。
概略断面図であり、′＃Ｉ２図はぞの動作を説明する断
面図である。
同図において、アルファーｆａ（α−１−（りを主成分
として０．１％の炭素を含んだ炭素鋼（０，７１％Ｃ）
からなる被測定軸１の外周には、励磁コイル２ Ｊ５よ
び検出コイル３が万いに密接し、かつ各々被測定軸１に
対して同１ｌｉＩＩ的に配置されている。
として０．１％の炭素を含んだ炭素鋼（０，７１％Ｃ）
からなる被測定軸１の外周には、励磁コイル２ Ｊ５よ
び検出コイル３が万いに密接し、かつ各々被測定軸１に
対して同１ｌｉＩＩ的に配置されている。
励磁二１イル２および検出コイル３の外周に（，１、例
えばパーマ［］イ等の高い透磁率物質からなる］−り４
が、被測定軸１に夕・１して間隔をｄ−３＜ Ｊ、うに
して被けられでいる。
えばパーマ［］イ等の高い透磁率物質からなる］−り４
が、被測定軸１に夕・１して間隔をｄ−３＜ Ｊ、うに
して被けられでいる。
従って、励磁二１イル２から発した眼中が、被測定’Ｉ
’ｌｌｌ １および］−り４を磁路どして磁気回路を形
成づる。
’ｌｌｌ １および］−り４を磁路どして磁気回路を形
成づる。
被測定軸１の軸表面部は、炭素成分が少４１り主成分ど
しての鉄分寸なわち強磁性体の成分比が人となっており
、はぼＩＩｒ！畝に近い組成となっ−Ｃいる。
しての鉄分寸なわち強磁性体の成分比が人となっており
、はぼＩＩｒ！畝に近い組成となっ−Ｃいる。
そして、軸内部に行くに従っ−（炭素成分の成分比率が
高くなり、軸表面部で透Ｉ（ｋ率が最゛し高く、内部に
向かって傾斜的に透磁率が低Ｆしている。
高くなり、軸表面部で透Ｉ（ｋ率が最゛し高く、内部に
向かって傾斜的に透磁率が低Ｆしている。
このように構成されたトルク検出装置は、被測定軸１に
お（］る軸表面部の透磁率かでの内部Ｊ、り高いので、
励磁コイル２によっで光μられた磁束は、第２図に示Ｊ
Ｊ：うに、被測定軸１の軸表面部刀なわち１−ルクに対
する歪みの人さ゛い部分に集中して通ることと４ｙす、
検出感度が白土りる、。
お（］る軸表面部の透磁率かでの内部Ｊ、り高いので、
励磁コイル２によっで光μられた磁束は、第２図に示Ｊ
Ｊ：うに、被測定軸１の軸表面部刀なわち１−ルクに対
する歪みの人さ゛い部分に集中して通ることと４ｙす、
検出感度が白土りる、。
また、被測定軸Ｉ Ｋ二ａ３りる磁路を椙成りる部分が
、被測定軸１の主成分Ｃ形成さり、’ｌ被測定軸１と一
体的に構成されるのｅ 、 ＭｉＡ ａ変化へゝ）１−
ルク変動等の環境変化智に対し′（剥！［’Ｊｌが牛り
゛る虞れがなく、優れた耐久性を右し、か−）安定しｌ
こ出力を１スすることができる。。
、被測定軸１の主成分Ｃ形成さり、’ｌ被測定軸１と一
体的に構成されるのｅ 、 ＭｉＡ ａ変化へゝ）１−
ルク変動等の環境変化智に対し′（剥！［’Ｊｌが牛り
゛る虞れがなく、優れた耐久性を右し、か−）安定しｌ
こ出力を１スすることができる。。
次に、木実が【（例におりる被測定軸１の軸表面部を純
鉄に近い組成にして、高い透磁率を１１するＩｊ法どじ
−Ｃ１次のような方法を一例としく挙（３゛（おり、。
鉄に近い組成にして、高い透磁率を１１するＩｊ法どじ
−Ｃ１次のような方法を一例としく挙（３゛（おり、。
すなわら、炭素鋼か１うなる被測定ｌｌｌ１１１１を、
約３３００ ’Ｃの酸素を含む雰囲気中で３１１５聞稈
磨加熱処理し、その後、被測定軸１の表面に形成された
酸化物を取除くことにＪ：つ−（，１−記実ＭＩｒ例の
被測定軸１が得ｊうれる。
約３３００ ’Ｃの酸素を含む雰囲気中で３１１５聞稈
磨加熱処理し、その後、被測定軸１の表面に形成された
酸化物を取除くことにＪ：つ−（，１−記実ＭＩｒ例の
被測定軸１が得ｊうれる。
第３図は、このような処理を軽−（形成した被測定輔１
の内部を、顕ｇ１ｍで観察して模写した部分拡大図であ
る。
の内部を、顕ｇ１ｍで観察して模写した部分拡大図であ
る。
同図によると、表面から１００−２００μｍｎの深さま
で、アルフン・鉄（α−Ｆｅ）ｍが形成され、それより
内部ではバーライ１〜の組成を形成していることが判る
。
で、アルフン・鉄（α−Ｆｅ）ｍが形成され、それより
内部ではバーライ１〜の組成を形成していることが判る
。
一方、゛鉄中の炭素の拡散を６１算Ｊるど、第４図１に
示Ｊ゛ように、軸表面部から内部にか（）て炭素濃度が
徐々に変化し、前記第３図でアルファ鉄（α−Ｆｅ）層
の観察された領域では炭素濃度が０１５％以下の組成で
あった、５これら低炭素領域（ｊ、純鉄に近い組成どな
って高い透磁率を示し、かつ磁気歪み効果の人さな領域
である、１ そのため、上述したように、励磁コイル２ににって発Ｕ
られた磁束はバーライ１−組成の部分を殆ど通らず、軸
表面部のアルフッ・鉄くα−［ｅ＞層に集中して通るの
で、磁気エネルギが有効に磁気歪み出ツノとして現われ
、人さ４Ｉ−検出出力どなる。
示Ｊ゛ように、軸表面部から内部にか（）て炭素濃度が
徐々に変化し、前記第３図でアルファ鉄（α−Ｆｅ）層
の観察された領域では炭素濃度が０１５％以下の組成で
あった、５これら低炭素領域（ｊ、純鉄に近い組成どな
って高い透磁率を示し、かつ磁気歪み効果の人さな領域
である、１ そのため、上述したように、励磁コイル２ににって発Ｕ
られた磁束はバーライ１−組成の部分を殆ど通らず、軸
表面部のアルフッ・鉄くα−［ｅ＞層に集中して通るの
で、磁気エネルギが有効に磁気歪み出ツノとして現われ
、人さ４Ｉ−検出出力どなる。
本発明者の実験によれば、励！ｌ ＝１イル２に周波数
１０ＫＩ−（ｚ 、１０．０ｍＡの高周波電流を流して
左右の回転トルク出力変化を調ぺｌことこ／）、検出コ
イル３から第５図に示′ｔｌＪンう’Ｊ ＃？ｌ東を得
た１゜これにり・］シ、第１図に示り構成ど同様イ１１
・ルク検出装胃にＪ５いて、被測定軸１に加熱処理を施
さないままで同様の実験を行な・）たどこ７）、トルク
変化に対して第６図に示りにう＜’＞ １４１気歪み出
力を１１７だ。
１０ＫＩ−（ｚ 、１０．０ｍＡの高周波電流を流して
左右の回転トルク出力変化を調ぺｌことこ／）、検出コ
イル３から第５図に示′ｔｌＪンう’Ｊ ＃？ｌ東を得
た１゜これにり・］シ、第１図に示り構成ど同様イ１１
・ルク検出装胃にＪ５いて、被測定軸１に加熱処理を施
さないままで同様の実験を行な・）たどこ７）、トルク
変化に対して第６図に示りにう＜’＞ １４１気歪み出
力を１１７だ。
この結宋によれ【、（、被測定軸に加熱処理を施した場
合の力が検出感ｊすを高める効果が？〜しいことが判る
。
合の力が検出感ｊすを高める効果が？〜しいことが判る
。
なお、十）木の実１ＩＩｌ！例では、被測定軸１どしＣ
強度の良好イｉｌ鋼（０，４％Ｃ）を用いる例を示しノ
Ｊが、本発明にｄ９つてはこれに限定される１）のτ′
はなく、強磁性体を含む複数組成か’ＴＩ ’ｙ’ｃる
被ａ１１１定ＱＩｌｌ＋にａ３いて、その軸表面部の強
磁１！１体の成分比十を軸内部に比べ烏めるごどにＪ、
す、本発明の１：１的達成が１１能である。
強度の良好イｉｌ鋼（０，４％Ｃ）を用いる例を示しノ
Ｊが、本発明にｄ９つてはこれに限定される１）のτ′
はなく、強磁性体を含む複数組成か’ＴＩ ’ｙ’ｃる
被ａ１１１定ＱＩｌｌ＋にａ３いて、その軸表面部の強
磁１！１体の成分比十を軸内部に比べ烏めるごどにＪ、
す、本発明の１：１的達成が１１能である。
更に、検出コイル３にあってし、磁束を検出りる従来公
知の手段、例えば小−ル素子等を用いることが可能でｄ
うるし、また、励磁二ｌイルと検出−ｌイルとを交叉さ
已−Ｃ−なる１−ルク検出装胃に′ｂ適用可能であるこ
とはいうまでも４１い。
知の手段、例えば小−ル素子等を用いることが可能でｄ
うるし、また、励磁二ｌイルと検出−ｌイルとを交叉さ
已−Ｃ−なる１−ルク検出装胃に′ｂ適用可能であるこ
とはいうまでも４１い。
（発明の効果）
以上説明したように、本発明の１〜ルク検出装買は、被
測定軸の軸表面部、すなわちトルクに苅づる歪力の大き
な部分に磁束が集中しで通ることにより、大きな検出出
力が１！１られるうえ、異種月別との接合とは異なって
接合面が存在しないため、温度変化ヤ）大きなトルク変
動に起因する被膜の剥離や脱落等が生じないので、耐久
１ノ（に（０れ、（ｆ々の条イ′１の下においで安定し
た０１作を１ｉｌｒ惺りることが可能でｄうる。
測定軸の軸表面部、すなわちトルクに苅づる歪力の大き
な部分に磁束が集中しで通ることにより、大きな検出出
力が１！１られるうえ、異種月別との接合とは異なって
接合面が存在しないため、温度変化ヤ）大きなトルク変
動に起因する被膜の剥離や脱落等が生じないので、耐久
１ノ（に（０れ、（ｆ々の条イ′１の下においで安定し
た０１作を１ｉｌｒ惺りることが可能でｄうる。
また、被測定軸には、従来のＪ：うに別の被膜層を形成
するｂのではないので、作業性が良好ぐある。
するｂのではないので、作業性が良好ぐある。
このように、本発明は、種々の利点を右づるので、特に
、自動車のエンジンＩ−ルク秀の検出にｄ３いて極め−
Ｃイｉ用である。
、自動車のエンジンＩ−ルク秀の検出にｄ３いて極め−
Ｃイｉ用である。
示づ概略断面図、第２図は第１図の１〜ルク検出装買の
動作を示す断面図、４１３図は）１１図の被測定軸の組
成を丞ザ部分の拡大図、第４図は第１図の被測定軸の炭
素濃度の変化を示づ一図、第Ｌ５図ｄ３よび第６図は本
ブし明および従来の１−ルク検出装置Ｆ３が示す検出出
力１！ｉヤ［図℃ある。 １・・・被測定軸 ２・・・励磁コイル ３・・・ｌ＋を出−１イル ４ ・・・ 三１− り 特し′１出願人 Ｉｔ ＩＶ’（自動中（Ｚ、式会石 第１図 ４ 第３図 ノ 第４図 表ｆｌｖｓｎｌ’Ｅ＊
動作を示す断面図、４１３図は）１１図の被測定軸の組
成を丞ザ部分の拡大図、第４図は第１図の被測定軸の炭
素濃度の変化を示づ一図、第Ｌ５図ｄ３よび第６図は本
ブし明および従来の１−ルク検出装置Ｆ３が示す検出出
力１！ｉヤ［図℃ある。 １・・・被測定軸 ２・・・励磁コイル ３・・・ｌ＋を出−１イル ４ ・・・ 三１− り 特し′１出願人 Ｉｔ ＩＶ’（自動中（Ｚ、式会石 第１図 ４ 第３図 ノ 第４図 表ｆｌｖｓｎｌ’Ｅ＊
Claims (1)
- （１）磁性体からなる被測定軸ど； 前記被測定軸を磁路の一部とづ゛る磁気回路を形成する
励磁：】イルと： 前記被測定軸を通る磁歪成分を検出づる検出器とを具備
し１なるトルク検出装置に、１１３いて：前記被測定ｌ
ｌｌ１（口：Ｌ、軸表面部と軸内部とで組成成分比を変
えることにより、１１う記軸表面部の透磁Ｓ←が前記軸
内部Ｊ、り高くなるにうに形成されでいることを特徴と
Ｊるｌ〜ルク検出装門。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187422A JPS6079238A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187422A JPS6079238A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079238A true JPS6079238A (ja) | 1985-05-07 |
Family
ID=16205767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187422A Pending JPS6079238A (ja) | 1983-10-06 | 1983-10-06 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079238A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0261980A2 (en) * | 1986-09-26 | 1988-03-30 | Nissan Motor Co., Ltd. | Torque detecting device |
| JPS6381993A (ja) * | 1986-09-26 | 1988-04-12 | Nissan Motor Co Ltd | トルクセンサ |
| US4986137A (en) * | 1988-12-06 | 1991-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Strain detector with magnetostrictive elements |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59106093A (ja) * | 1982-12-10 | 1984-06-19 | 富士電機株式会社 | 自動販売機の制御装置 |
| JPS5937671B2 (ja) * | 1977-11-15 | 1984-09-11 | 株式会社東芝 | サイリスタ変換器の保護方式 |
-
1983
- 1983-10-06 JP JP58187422A patent/JPS6079238A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5937671B2 (ja) * | 1977-11-15 | 1984-09-11 | 株式会社東芝 | サイリスタ変換器の保護方式 |
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| US4986137A (en) * | 1988-12-06 | 1991-01-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Strain detector with magnetostrictive elements |
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