JPS61245032A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
- Publication number
- JPS61245032A JPS61245032A JP8642885A JP8642885A JPS61245032A JP S61245032 A JPS61245032 A JP S61245032A JP 8642885 A JP8642885 A JP 8642885A JP 8642885 A JP8642885 A JP 8642885A JP S61245032 A JPS61245032 A JP S61245032A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shaft
- detecting
- core
- inspected
- detection
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- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、動力伝達軸等の被検出軸体（以下、被検軸と
いう。）に加わるトルク量を非接触で検出する装置に係
シ、電動又は油圧式のパワーステアリングシステムの操
舵カ七ンサとして用いるに好適なトルク検出装置に関す
る。
いう。）に加わるトルク量を非接触で検出する装置に係
シ、電動又は油圧式のパワーステアリングシステムの操
舵カ七ンサとして用いるに好適なトルク検出装置に関す
る。
従来のこの種のトルク検出装置としては一般に被検軸に
生ずる磁歪現象による磁気の変化を検出する原理のもの
が知られている。
生ずる磁歪現象による磁気の変化を検出する原理のもの
が知られている。
例えば、第８図に示すように、被検軸１上に励磁コア２
と検出コア３とを直交方向に近接して配置し、各コアに
励磁コイル４−．４ｂおよび検出コイル５ｍ、５ｂをそ
れぞれ巻回し、励磁コイル４−．４ｂに交流電源６から
交流を与えて被検軸１を交番磁化して被検軸１の表面に
磁気ブリッジ回路を構成する。そして、被検軸１にトル
クを与えたときに生ずる磁歪現象によって前記ブリッジ
回路が不平衡となシ、その不平衡による電圧７が検出コ
イ／’ ５ ａ １５ ｂに発生するので、その出力電
圧をもってトルク量を検出するものである。
と検出コア３とを直交方向に近接して配置し、各コアに
励磁コイル４−．４ｂおよび検出コイル５ｍ、５ｂをそ
れぞれ巻回し、励磁コイル４−．４ｂに交流電源６から
交流を与えて被検軸１を交番磁化して被検軸１の表面に
磁気ブリッジ回路を構成する。そして、被検軸１にトル
クを与えたときに生ずる磁歪現象によって前記ブリッジ
回路が不平衡となシ、その不平衡による電圧７が検出コ
イ／’ ５ ａ １５ ｂに発生するので、その出力電
圧をもってトルク量を検出するものである。
従来のトルク′検出装置としては、例えば、特公昭４６
−２３６９７号公報に開示されたものが知られているが
、従来のトルク検出装置では検出電圧を整流し、積分し
ていたため、信号の遅れが生じ、応答性についての配慮
が欠けている。
−２３６９７号公報に開示されたものが知られているが
、従来のトルク検出装置では検出電圧を整流し、積分し
ていたため、信号の遅れが生じ、応答性についての配慮
が欠けている。
また、被検軸１に対する各コアのエアギャップに変動が
生じ易く、また周方向の磁気特性の不均一さや、被検軸
の多くが構造用炭素鋼を用いている几め磁歪感度が小さ
く、必ずしも充分な精度を確保し得ないという点に問題
があった。
生じ易く、また周方向の磁気特性の不均一さや、被検軸
の多くが構造用炭素鋼を用いている几め磁歪感度が小さ
く、必ずしも充分な精度を確保し得ないという点に問題
があった。
本発明の目的は、被検軸に加わるトルク量を比較的簡単
な構成にて精度よく検出しうるトルク検出装置を提供す
ることを目的とする。
な構成にて精度よく検出しうるトルク検出装置を提供す
ることを目的とする。
〔発明の概要〕 ′
上記目的を達成するために、本発明は、励磁コイルを被
検軸の外周に巻回するとともに、円筒状コアによシ励磁
のための閉ループ磁路を形成して励磁コイルを単一で済
むようにし、かつ、検出コイルを被検軸の放射方向に複
数配置して検出コアと被検軸との間のエアギャップの変
動による影響を排除して均一化を図って検出精度の向上
を図つ次点に特徴を有する。
検軸の外周に巻回するとともに、円筒状コアによシ励磁
のための閉ループ磁路を形成して励磁コイルを単一で済
むようにし、かつ、検出コイルを被検軸の放射方向に複
数配置して検出コアと被検軸との間のエアギャップの変
動による影響を排除して均一化を図って検出精度の向上
を図つ次点に特徴を有する。
次に、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に励磁コイルおよびコアの構造を縦断面で示し、
第２図にその水平断面図を示す。
第２図にその水平断面図を示す。
第１図、第２図に示すように、被検軸１には円筒状コア
２４が被検軸１を磁路の一部として閉ループの磁路を形
成すべく配置されている。すなわち、円筒状コア２−の
軸方向の一端は円板コア２、によって被検軸１の外周面
に近接して閉じ、他端は３本の脚２−．２ｂ、２．によ
って被検軸１の外周面に近接し、全体として被検軸１を
含んで閉ループの磁路を形成している。
２４が被検軸１を磁路の一部として閉ループの磁路を形
成すべく配置されている。すなわち、円筒状コア２−の
軸方向の一端は円板コア２、によって被検軸１の外周面
に近接して閉じ、他端は３本の脚２−．２ｂ、２．によ
って被検軸１の外周面に近接し、全体として被検軸１を
含んで閉ループの磁路を形成している。
円筒状コア２−内において、被検軸１の外周には励磁コ
イル４が巻回されている。この励磁コイル４によって発
生された磁界は被検軸ｌ→円板コア２．→円筒状コア２
４の胴部→脚２ ｍ １２ｂ １２゜の経路で再び被検
軸１に戻る。したがって、磁界は従来（第８図）のよう
に一部ではなく、被検軸１のほぼ全外周面に亘って分布
することとなる。
イル４が巻回されている。この励磁コイル４によって発
生された磁界は被検軸ｌ→円板コア２．→円筒状コア２
４の胴部→脚２ ｍ １２ｂ １２゜の経路で再び被検
軸１に戻る。したがって、磁界は従来（第８図）のよう
に一部ではなく、被検軸１のほぼ全外周面に亘って分布
することとなる。
また、円筒状コア２４の内部において、被検軸１には脚
２．，２ｂ 、２−に近接する位置にその外周面に対し
て放射状に複数の検出コア３．。
２．，２ｂ 、２−に近接する位置にその外周面に対し
て放射状に複数の検出コア３．。
３ｂ、３．．３ｄ、３．．３ｓが配置されている。
各検出コア３．〜３ｆにはそれぞれ検出コイル５０，５
シ、５ｅ、５ｔ１５□１５菖が設けられている。
シ、５ｅ、５ｔ１５□１５菖が設けられている。
以上によ）、励磁コイル４による磁界と各検出コイル３
．〜３ｆとにより、被検軸１の表面に磁気ブリッジ回路
を形成し、トルク印加時のブリッジの不平衡による出力
電圧を検出コア３．〜３ｆから得るようにする。各検出
コイル５．〜５には直列に接続するものとする。したが
って、従来（第８図）のように、単一の個所にて検出す
るのではなく、複数個所において不平衡電圧を得るので
、各検出コア３．〜３ｆを介して得九磁気変化は各検出
コイル５゜〜５−によシ平均化されることとなり、より
精度の高い検出が可能となる。
．〜３ｆとにより、被検軸１の表面に磁気ブリッジ回路
を形成し、トルク印加時のブリッジの不平衡による出力
電圧を検出コア３．〜３ｆから得るようにする。各検出
コイル５．〜５には直列に接続するものとする。したが
って、従来（第８図）のように、単一の個所にて検出す
るのではなく、複数個所において不平衡電圧を得るので
、各検出コア３．〜３ｆを介して得九磁気変化は各検出
コイル５゜〜５−によシ平均化されることとなり、より
精度の高い検出が可能となる。
次に、第３図に検出コイル５．〜５ｋによシ得た出力電
圧の処理回路を示す。この処理回路は検出コイル５に増
幅器１０が接続され、増幅器１０の後段にサンプリング
ホールド回路８が接続され、該サンプリングホールド回
路８はバイアス交流電ｆ！Ａ６のゼロクロス位相でサン
プリングするようにバイアス交流電源６に接続されたサ
ンプリングタイミング発生器９により１周期に１回パル
スを発注させサンプリングを行う回路でらる。この回路
各部の波形を第４図に示す。第４図において、３０は矩
形波発生器１３の出力波形、３１は電力増幅器１４の出
力波形、３２はバイパスフィルタ１５の出力波形、３３
はワンショットマルチパイプレーク１６の出力波形、３
４はサンプリングホールド回路８の出力波形をそれぞれ
示している。
圧の処理回路を示す。この処理回路は検出コイル５に増
幅器１０が接続され、増幅器１０の後段にサンプリング
ホールド回路８が接続され、該サンプリングホールド回
路８はバイアス交流電ｆ！Ａ６のゼロクロス位相でサン
プリングするようにバイアス交流電源６に接続されたサ
ンプリングタイミング発生器９により１周期に１回パル
スを発注させサンプリングを行う回路でらる。この回路
各部の波形を第４図に示す。第４図において、３０は矩
形波発生器１３の出力波形、３１は電力増幅器１４の出
力波形、３２はバイパスフィルタ１５の出力波形、３３
はワンショットマルチパイプレーク１６の出力波形、３
４はサンプリングホールド回路８の出力波形をそれぞれ
示している。
ところで、従来のトルク検出に当って、励磁コイルに交
流電源を与える励磁電源によっては検出電圧の位相が変
化してしまい、サンプリングホールドするタイミングを
その都度コンパレータを用いて検出電圧の最大変化を示
すタイミングに合わせるべく調整する必要があった。こ
の問題は、励磁コイル４のインピーダンスと、交流電源
６の周波数を適切に選定することによシ解消することが
可能である。この点を考慮した場合としなかつ次場合の
比較例を第５図の波形図に示す。交流電源電圧波形２４
に対し、励磁コイル４のインピーダンスおよび交流電源
６の周波数に対し何の考慮もしなかった場合の検出コイ
ル５の両端の電圧波形は、零トルク波形１１、トルク印
加波形１２、前記トルクと反対方向トルク印加波形１３
となる。
流電源を与える励磁電源によっては検出電圧の位相が変
化してしまい、サンプリングホールドするタイミングを
その都度コンパレータを用いて検出電圧の最大変化を示
すタイミングに合わせるべく調整する必要があった。こ
の問題は、励磁コイル４のインピーダンスと、交流電源
６の周波数を適切に選定することによシ解消することが
可能である。この点を考慮した場合としなかつ次場合の
比較例を第５図の波形図に示す。交流電源電圧波形２４
に対し、励磁コイル４のインピーダンスおよび交流電源
６の周波数に対し何の考慮もしなかった場合の検出コイ
ル５の両端の電圧波形は、零トルク波形１１、トルク印
加波形１２、前記トルクと反対方向トルク印加波形１３
となる。
しかし、励磁コイル４のインピーダンスと交流電源６の
周波数を適切に選定することによシ、トルク印加波形１
６．１８、前記トルクと反対方向トルク印加波形１７．
１９のように、何の考慮もしなかった場合のトルク最大
振幅１４の位相１５に対して、トルク最大振幅２０．２
１の位相２２゜２３とな）、第３図におけるサンプリン
グホールド回路８のサンプリングタイミング発生器９の
構成及び調整が簡単になるという効果がある。この場合
の出力１２の特性は第６図に示すように線型で得られる
。
周波数を適切に選定することによシ、トルク印加波形１
６．１８、前記トルクと反対方向トルク印加波形１７．
１９のように、何の考慮もしなかった場合のトルク最大
振幅１４の位相１５に対して、トルク最大振幅２０．２
１の位相２２゜２３とな）、第３図におけるサンプリン
グホールド回路８のサンプリングタイミング発生器９の
構成及び調整が簡単になるという効果がある。この場合
の出力１２の特性は第６図に示すように線型で得られる
。
以上の実施例においては、被検軸１を普通の構造用炭素
鋼を用いる場合について述べたが、これを第７図に示す
ように、被検軸１の測定部外周に磁歪材として、ｐｅ、
Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｔ−Ｆ ｅ ｓ又はＣｏ−ｐｅ材
を用い、圧入ビン、溶接等によシ取付け、被検軸１の強
度を損うことなく、磁歪感度を高めることによシ、一層
正確な検出が可能となる。
鋼を用いる場合について述べたが、これを第７図に示す
ように、被検軸１の測定部外周に磁歪材として、ｐｅ、
Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ、Ａｔ−Ｆ ｅ ｓ又はＣｏ−ｐｅ材
を用い、圧入ビン、溶接等によシ取付け、被検軸１の強
度を損うことなく、磁歪感度を高めることによシ、一層
正確な検出が可能となる。
以上述べた如く、本発明によれば、被検軸に加わるトル
ク量を比較的簡単な構成にて精度よく検出することがで
きる。
ク量を比較的簡単な構成にて精度よく検出することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図はそ
の水平断面図、第３図は本発明に係る出力信号処理回路
図、第４図は出力処理回路の各部の動作波形を示す波形
図、第５図は従来と本発明出力処理回路の出力特性を示
す特性図、第７警他の実施例を示す断面図でおる。 １・・・被検軸、２．〜２．・・・脚、３．〜ｆ・・・
検出コア、４・・・励磁コイル、２纏・・・円筒状コア
、５．〜第 １ 記 茗 ３ 図 第 ４０ 第 ７０ 第３巳
の水平断面図、第３図は本発明に係る出力信号処理回路
図、第４図は出力処理回路の各部の動作波形を示す波形
図、第５図は従来と本発明出力処理回路の出力特性を示
す特性図、第７警他の実施例を示す断面図でおる。 １・・・被検軸、２．〜２．・・・脚、３．〜ｆ・・・
検出コア、４・・・励磁コイル、２纏・・・円筒状コア
、５．〜第 １ 記 茗 ３ 図 第 ４０ 第 ７０ 第３巳
Claims (1)
- １、被検出軸体に交番磁界を与えて軸方向に磁化する励
磁コイルと、前記磁界の方向と直交する方向に磁路を形
成して前記磁化された部分の磁気変化を検出する検出コ
イルとを備え、前記被検出軸体に加えられたトルクによ
る磁歪現象を利用して印加トルク量を検出する装置にお
いて、前記被検出軸の一部を円筒状コアにより覆って閉
ループの磁路を形成し、その円筒状コアの内部における
被検出軸体の外周に励磁コイルを巻回し、かつ、前記円
筒コア内における被検出軸体に対して放射状に複数の検
出コアを配すると共に各検出コアに検出コイルを配した
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 |
|---|---|---|---|
| JP8642885A JPS61245032A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8642885A JPS61245032A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61245032A true JPS61245032A (ja) | 1986-10-31 |
Family
ID=13886629
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8642885A Pending JPS61245032A (ja) | 1985-04-24 | 1985-04-24 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61245032A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001289719A (ja) * | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | リング型磁歪式トルクセンサ |
-
1985
- 1985-04-24 JP JP8642885A patent/JPS61245032A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001289719A (ja) * | 2000-04-05 | 2001-10-19 | Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd | リング型磁歪式トルクセンサ |
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