JPS6118835A - 回転軸のトルク検出装置 - Google Patents
回転軸のトルク検出装置Info
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- JPS6118835A JPS6118835A JP13898684A JP13898684A JPS6118835A JP S6118835 A JPS6118835 A JP S6118835A JP 13898684 A JP13898684 A JP 13898684A JP 13898684 A JP13898684 A JP 13898684A JP S6118835 A JPS6118835 A JP S6118835A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- detector
- bearing
- coil
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- 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
- G01L3/101—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
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (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】
産業上の利用分野
本発明は回転軸のトルク検出装置に関し、例えば内燃機
関のクランクシャフトのトルクを検出することにより空
燃比制御や点火時期制御等に利用されることができる。
関のクランクシャフトのトルクを検出することにより空
燃比制御や点火時期制御等に利用されることができる。
従来の技術
トルク検出装置として従来からストレンゲージ式、磁歪
式、位相差式等が知られており、又特開昭５５−４２０
８９号公報に記載されているようにばねの釣合を利用し
たり、この釣合に要する゛時間差を測定したりする方法
が知られている。自動車用内燃機関の場合にはエンジン
ルーム内のスペースが最近まずまず狭くなる傾向があり
、従ってトルク検出器を含む諸設備の取付スペースが制
限されるようになってきている。この問題点を解決すべ
く、特開昭５５−７８２２７号公報ではエンジン爆発時
の反作用により機関本体と機関支持部との間に生しる圧
力を圧力検出装置で検出するようにしている。このよう
にして検出された圧力は特開昭５５−８７９３１号公報
によればその平均値を求、めることによって機関トルク
を検出するようになっている。
式、位相差式等が知られており、又特開昭５５−４２０
８９号公報に記載されているようにばねの釣合を利用し
たり、この釣合に要する゛時間差を測定したりする方法
が知られている。自動車用内燃機関の場合にはエンジン
ルーム内のスペースが最近まずまず狭くなる傾向があり
、従ってトルク検出器を含む諸設備の取付スペースが制
限されるようになってきている。この問題点を解決すべ
く、特開昭５５−７８２２７号公報ではエンジン爆発時
の反作用により機関本体と機関支持部との間に生しる圧
力を圧力検出装置で検出するようにしている。このよう
にして検出された圧力は特開昭５５−８７９３１号公報
によればその平均値を求、めることによって機関トルク
を検出するようになっている。
一方、磁歪式トルク検出器を用いてクランクシャフトに
かかるトルクを検出する例として第７図の構造が知られ
ている。第７図において、クランクシャフト１にかかる
トルクは、フライホイール２の直前において最大になる
ので、クランクシャフト１を最終ジャーナル部３とフラ
イホイール２との間で延長し、該延長部４に近接してト
ルク検出器５を配置していた。しかしながら、前述した
ように最近の内燃機関では極力寸法を小型化する要求が
あり、第７図ではトルク検出器５の取付けのための寸法
りを詰めることが要求されている。
かかるトルクを検出する例として第７図の構造が知られ
ている。第７図において、クランクシャフト１にかかる
トルクは、フライホイール２の直前において最大になる
ので、クランクシャフト１を最終ジャーナル部３とフラ
イホイール２との間で延長し、該延長部４に近接してト
ルク検出器５を配置していた。しかしながら、前述した
ように最近の内燃機関では極力寸法を小型化する要求が
あり、第７図ではトルク検出器５の取付けのための寸法
りを詰めることが要求されている。
さらに、１−ルク検出に際してはクランクシャフトの振
動や偏心の影響を受は易く、且つ内燃機関では機関トル
クは各サイクル毎の平均値キして求められるのが一般的
であった。そのために、数多くのサンプル値を取りこん
でこれらの平均値を求める演算装置が必要になり、制御
装置全体が複雑化してくることになる。
動や偏心の影響を受は易く、且つ内燃機関では機関トル
クは各サイクル毎の平均値キして求められるのが一般的
であった。そのために、数多くのサンプル値を取りこん
でこれらの平均値を求める演算装置が必要になり、制御
装置全体が複雑化してくることになる。
発明が解決しようとする問題点
本発明は磁歪式トルク検出器を用いてその検出器の１こ
めの取付スペースをほとんど必要とせず且つその検出器
からの出力値が外乱の影響を受けることが小さくてその
後の信号処理及び制御装置の簡略化を図れるようにする
ことを目的とする。
めの取付スペースをほとんど必要とせず且つその検出器
からの出力値が外乱の影響を受けることが小さくてその
後の信号処理及び制御装置の簡略化を図れるようにする
ことを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明による回転軸のトルク検出装置は、励磁コイルと
検出コイルとを有する検出器本体が軸受の端部に組込ま
れ、被検出体となる回転軸には或る角度範囲だけ円周方
向に延びる高透磁率材が付着されていることを特徴とす
る。回転軸は内燃機関のクランクシャフトであることが
でき、或いはその他の動力伝達系の回転軸であることが
できる。
検出コイルとを有する検出器本体が軸受の端部に組込ま
れ、被検出体となる回転軸には或る角度範囲だけ円周方
向に延びる高透磁率材が付着されていることを特徴とす
る。回転軸は内燃機関のクランクシャフトであることが
でき、或いはその他の動力伝達系の回転軸であることが
できる。
作用
励磁コイルと検出コイルとは一般に知られた磁歪式トル
ク検出器の゛作用原理に従うものである。
ク検出器の゛作用原理に従うものである。
これらのコイル゛を有する検出器本体が軸受の端部に組
み込まれるので検出器のための特別のスペースが必要で
なくなり且つ取付けが容易である。軸受の受圧能力もほ
とんど損なわれることはない。
み込まれるので検出器のための特別のスペースが必要で
なくなり且つ取付けが容易である。軸受の受圧能力もほ
とんど損なわれることはない。
又、被検出体となる回転軸には高透磁率材が付着されて
いるので、これによって外乱の影響を小さくした検出が
可能となり、従って周期的に変動するトルクの一定の位
置関係にあるピーク付近の特定の一点における検出値が
信較性よく取出されることができる。
いるので、これによって外乱の影響を小さくした検出が
可能となり、従って周期的に変動するトルクの一定の位
置関係にあるピーク付近の特定の一点における検出値が
信較性よく取出されることができる。
実施例
第１図において、１は内燃機関のクランクシャフト、２
はフライホイール、３はクランクシャフト１のフライホ
イール２に近い方の最終ジャーナル部である。この最終
ジャーナル部３はエンジンブロックの下方に突出た部分
６とベアリングキャップ７とにより形成される軸受に支
承され、この軸受にはヘアリングメタル８が取付けられ
ることは従来の通りである。９はオイルシールであり、
これはエンジンブロックに取付けられたオイルシールリ
テーナ１０に保持される。
はフライホイール、３はクランクシャフト１のフライホ
イール２に近い方の最終ジャーナル部である。この最終
ジャーナル部３はエンジンブロックの下方に突出た部分
６とベアリングキャップ７とにより形成される軸受に支
承され、この軸受にはヘアリングメタル８が取付けられ
ることは従来の通りである。９はオイルシールであり、
これはエンジンブロックに取付けられたオイルシールリ
テーナ１０に保持される。
ヘアリングキャ・ノブ７はステンレス等の非磁性体から
なり、ベアリングメタル８はアルミニウム合金等の非磁
性体から形成されることが好ましいが、ヘアリングメタ
ル７及びヘアリングメタル８は磁性体であてっも良い。
なり、ベアリングメタル８はアルミニウム合金等の非磁
性体から形成されることが好ましいが、ヘアリングメタ
ル７及びヘアリングメタル８は磁性体であてっも良い。
クランクシャフト１のジャーナル部３は磁性体であるか
否かは本発明では特に指定しないが、通常は磁性体の鉄
系の材料で作られる。第１図及び第２図に示されるよう
に、ヘアリングキャップ７の両端面は凹設されていて、
これらの凹設部にそれぞれトルク検出器５が挿入され、
ねじ１１ （第３図）等により螺着される。
否かは本発明では特に指定しないが、通常は磁性体の鉄
系の材料で作られる。第１図及び第２図に示されるよう
に、ヘアリングキャップ７の両端面は凹設されていて、
これらの凹設部にそれぞれトルク検出器５が挿入され、
ねじ１１ （第３図）等により螺着される。
第３図に示されるように、トルク検出器５は非磁性体の
真鍮で作られた検出器本体１２を有し、検出器本体１２
の上面はベアリングメタル８の曲率に合わせた凹面とな
っていて、トルク検出器５がこの凹面をベアリングメタ
ル８に当接させてベアリングキャップ７に組み込まれる
ことができるようになっている。よって、トルク検出器
５の軸受への取付は簡単であり且つ軸受の受圧能力もほ
とんど損なわれない。検出器本体１２内には前記凹面に
開口させて空洞が形成されており、その空洞内にはけい
素鋼からなる継鉄１３に巻層された励磁コイルと検出コ
イルが配置される。第３図では、リード線１４により励
磁コイルを、リード線１５により検出コイルをそれぞれ
表し、継鉄１３上に励磁コイルが巻かれ、さらにその上
に検出コイルが巻かれたものである。励磁コイル１４は
交流電源】６に接続され、一方、検出コイル１５は検出
計１７に接続される。
真鍮で作られた検出器本体１２を有し、検出器本体１２
の上面はベアリングメタル８の曲率に合わせた凹面とな
っていて、トルク検出器５がこの凹面をベアリングメタ
ル８に当接させてベアリングキャップ７に組み込まれる
ことができるようになっている。よって、トルク検出器
５の軸受への取付は簡単であり且つ軸受の受圧能力もほ
とんど損なわれない。検出器本体１２内には前記凹面に
開口させて空洞が形成されており、その空洞内にはけい
素鋼からなる継鉄１３に巻層された励磁コイルと検出コ
イルが配置される。第３図では、リード線１４により励
磁コイルを、リード線１５により検出コイルをそれぞれ
表し、継鉄１３上に励磁コイルが巻かれ、さらにその上
に検出コイルが巻かれたものである。励磁コイル１４は
交流電源】６に接続され、一方、検出コイル１５は検出
計１７に接続される。
第２図及び第４図に示されるように、クランクシャフト
１のジャーナル部３は段？＝１に形成されていてベアリ
ングキャンプ７の両端に対応する部分がジャーナル中央
部分より直径が小さくされており、第４図にｄで示され
ろ半径の差は約１００μｍである。この小径部分に厚さ
略２０〜３０μｍのアモルファスからなる高透磁率細片
１８が接着剤により付着されている。この細片１８は第
２図に示されるようにジャーナル部３の円周方向に延び
、この細片の位置はクランクシャフトの特定気筒の圧縮
上死点（ＴＤＣ）から４５度の点を中心として１０度及
至２０度の角度範囲にある。この実施例においては、そ
のような細片１８が各端部に直径方向に対向して２個ず
つ計４個設けられているが、一端部のみに設けられるこ
ともできる。各細片１８はそれぞれある一定方向に磁気
的な異方性をもたせて取付けられる。
１のジャーナル部３は段？＝１に形成されていてベアリ
ングキャンプ７の両端に対応する部分がジャーナル中央
部分より直径が小さくされており、第４図にｄで示され
ろ半径の差は約１００μｍである。この小径部分に厚さ
略２０〜３０μｍのアモルファスからなる高透磁率細片
１８が接着剤により付着されている。この細片１８は第
２図に示されるようにジャーナル部３の円周方向に延び
、この細片の位置はクランクシャフトの特定気筒の圧縮
上死点（ＴＤＣ）から４５度の点を中心として１０度及
至２０度の角度範囲にある。この実施例においては、そ
のような細片１８が各端部に直径方向に対向して２個ず
つ計４個設けられているが、一端部のみに設けられるこ
ともできる。各細片１８はそれぞれある一定方向に磁気
的な異方性をもたせて取付けられる。
第５図は上述のトルク検出装置を用いて４気筒エンジン
のクランクシャフト１にかかるトルクを検出した例を示
し、第３図の交流電源から励磁コイル１４に数に及至数
十ＫＨ２の正弦波等の交流電流数＋及至数百ｍＡを流し
てコイル−シャフト間に定常磁束分布を与えておいたと
きにシャフトのねじれによりシャフト及び高透磁率細片
１８に生じた透磁率の変化を検出コイル１５の起電力の
変化として測定したものである。４気筒エンジンの場合
にはトルクは１８０度周期で変動し、実線Ｘで示される
負荷の高い回転条件においても破線Ｙで示される負荷の
低い回転条件においても周期性はほぼ一定している。各
周期におけるトルクのピークは圧縮上死点から４５度付
近で発生し、前述したクランクジャーナル部３への高透
磁率細片１８の伺着はこれに適合されたものである。本
発明によれば、第５図に示されるようなトルクカーブの
うちから高透磁率細片１８とトルク検出器が重なった位
置でのみ検出値を出力として取りこむことが可能である
。これは高透磁率細片により検出感度が高められる結果
外乱の影響を小さくして信頼性のある検出出力が得られ
ることによることであり、その結果、各サイクル内の平
均値として求められた機関トルクによらなくても検出さ
れた瞬時値により機関の空燃比等の制御が可能になるこ
とを意味する。この瞬時値は各サイクルのピーク付近の
出力（直として取出すことが好ましく、この出力値の取
出しにはクランク位置センサ等を利用することができる
。そして、細片１８゛を限られた角度範囲だけ付着させ
ることにより、細片１８をジャーナル部３の全周に沿っ
て付着する場合よりも容易に且つより一様に付着せしめ
ることが可能であり、クランク位置センサ等と併用して
より信頼性のある検出値を得るためには前述した角度範
囲で十分である。そして、被検出部は軸受（ベアリング
キャ・７プ７）に支承された部位であるので回転軸の振
れや偏心の影響を受けにくくなっている。
のクランクシャフト１にかかるトルクを検出した例を示
し、第３図の交流電源から励磁コイル１４に数に及至数
十ＫＨ２の正弦波等の交流電流数＋及至数百ｍＡを流し
てコイル−シャフト間に定常磁束分布を与えておいたと
きにシャフトのねじれによりシャフト及び高透磁率細片
１８に生じた透磁率の変化を検出コイル１５の起電力の
変化として測定したものである。４気筒エンジンの場合
にはトルクは１８０度周期で変動し、実線Ｘで示される
負荷の高い回転条件においても破線Ｙで示される負荷の
低い回転条件においても周期性はほぼ一定している。各
周期におけるトルクのピークは圧縮上死点から４５度付
近で発生し、前述したクランクジャーナル部３への高透
磁率細片１８の伺着はこれに適合されたものである。本
発明によれば、第５図に示されるようなトルクカーブの
うちから高透磁率細片１８とトルク検出器が重なった位
置でのみ検出値を出力として取りこむことが可能である
。これは高透磁率細片により検出感度が高められる結果
外乱の影響を小さくして信頼性のある検出出力が得られ
ることによることであり、その結果、各サイクル内の平
均値として求められた機関トルクによらなくても検出さ
れた瞬時値により機関の空燃比等の制御が可能になるこ
とを意味する。この瞬時値は各サイクルのピーク付近の
出力（直として取出すことが好ましく、この出力値の取
出しにはクランク位置センサ等を利用することができる
。そして、細片１８゛を限られた角度範囲だけ付着させ
ることにより、細片１８をジャーナル部３の全周に沿っ
て付着する場合よりも容易に且つより一様に付着せしめ
ることが可能であり、クランク位置センサ等と併用して
より信頼性のある検出値を得るためには前述した角度範
囲で十分である。そして、被検出部は軸受（ベアリング
キャ・７プ７）に支承された部位であるので回転軸の振
れや偏心の影響を受けにくくなっている。
このようにして、各周期内で多くの検出値をサンプリン
グしてその平均値を求めなくても、ピーク値付近の一点
の検出によりトルク変動の様相を信頼性高く知ることが
できるようになる。よって、トルク検出後の信号処理や
制御装置が簡単になる。
グしてその平均値を求めなくても、ピーク値付近の一点
の検出によりトルク変動の様相を信頼性高く知ることが
できるようになる。よって、トルク検出後の信号処理や
制御装置が簡単になる。
第６図はこのようにして検出された瞬時ピーク値を用い
て空燃比を制御することを説明するためのグラフであり
、検出さたトルクが例えば入点やＢ点であれば第６図に
それぞれ矢印で示される方向に空燃比をフィードバック
制御して最高のトルクＣを得るようにすることができる
。
て空燃比を制御することを説明するためのグラフであり
、検出さたトルクが例えば入点やＢ点であれば第６図に
それぞれ矢印で示される方向に空燃比をフィードバック
制御して最高のトルクＣを得るようにすることができる
。
発明の効果
以」二説明したように、本発明によれば検出器取付けの
ための特別のスペースを必要とせず軸受に支承されたあ
らゆる回転軸のトルクを検出することができ、且つ信頼
性の高い検出出力を得ることができる。
ための特別のスペースを必要とせず軸受に支承されたあ
らゆる回転軸のトルクを検出することができ、且つ信頼
性の高い検出出力を得ることができる。
第１図は本発明によるトルク検出装置の断面図、第２図
は第１図の回転軸とともに示したベアリングキャップの
端面図、第３図は第１図及び第２図検出器の正面図、第
４図は第２図の拡大断面図、第５図はクランク角に対す
るトルクの特性図、第６図はトルクにより空燃比を制御
するための特性を示す図、第７図は従来のトルク検出装
置の断面図である。 １・・・クランクシャフト、３・・・ジャーナル７・・
・ベアリングキャップ、 １２・・・検出器本体、 １４・・・励磁コイル、
１５・・・検出コイル、 １８・・・高磁性体細片
。
は第１図の回転軸とともに示したベアリングキャップの
端面図、第３図は第１図及び第２図検出器の正面図、第
４図は第２図の拡大断面図、第５図はクランク角に対す
るトルクの特性図、第６図はトルクにより空燃比を制御
するための特性を示す図、第７図は従来のトルク検出装
置の断面図である。 １・・・クランクシャフト、３・・・ジャーナル７・・
・ベアリングキャップ、 １２・・・検出器本体、 １４・・・励磁コイル、
１５・・・検出コイル、 １８・・・高磁性体細片
。
Claims (1)
- 回転軸のトルクを検出するためのトルク検出装置であっ
て、励磁コイルと検出コイルとを有する検出器本体が軸
受の端部に組込まれ、被検出体となる回転軸には或る角
度範囲だけ円周方向に延びる高透磁率材が付着されてい
ることを特徴とする回転軸のトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13898684A JPS6118835A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 回転軸のトルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13898684A JPS6118835A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 回転軸のトルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6118835A true JPS6118835A (ja) | 1986-01-27 |
Family
ID=15234807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13898684A Pending JPS6118835A (ja) | 1984-07-06 | 1984-07-06 | 回転軸のトルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6118835A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63284443A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Nippon Soken Inc | トルク検出装置 |
| US4906306A (en) * | 1987-06-29 | 1990-03-06 | Nippon Oil And Fats Co., Ltd. | Amorphous metal-metal composite article, a method for producing the same, and a torque sensor using the same |
-
1984
- 1984-07-06 JP JP13898684A patent/JPS6118835A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63284443A (ja) * | 1987-05-15 | 1988-11-21 | Nippon Soken Inc | トルク検出装置 |
| US4906306A (en) * | 1987-06-29 | 1990-03-06 | Nippon Oil And Fats Co., Ltd. | Amorphous metal-metal composite article, a method for producing the same, and a torque sensor using the same |
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