JPS61290338A - トルク検出器 - Google Patents
トルク検出器Info
- Publication number
- JPS61290338A JPS61290338A JP13225185A JP13225185A JPS61290338A JP S61290338 A JPS61290338 A JP S61290338A JP 13225185 A JP13225185 A JP 13225185A JP 13225185 A JP13225185 A JP 13225185A JP S61290338 A JPS61290338 A JP S61290338A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- shaft
- magnetic layer
- soft magnetic
- alloy
- 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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- 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、非接触で、軸に伝わるトルクを検出するトル
ク検出器に関する 従来の技術 軸に伝わるトルクが正転のトルクか、逆転のトルクかを
検出できるトルク検出器として、第６図に示す構成のも
のがある。図中１は回転軸、３は磁歪を有する軟磁性層
、４はコイルで、軟磁性層と磁気回路を形成しており、
両端はインダクタンス検出回路５に結合しである。軟磁
性層３の固着の時、軸１にねじれを与えた状態で接着し
軸１のねじりをもどす事により、軟磁性層３中に一軸異
方性Ｋｕ を与え、トルクが、正転のトルクか逆転のト
ルクかの検出を可能としている。
ク検出器に関する 従来の技術 軸に伝わるトルクが正転のトルクか、逆転のトルクかを
検出できるトルク検出器として、第６図に示す構成のも
のがある。図中１は回転軸、３は磁歪を有する軟磁性層
、４はコイルで、軟磁性層と磁気回路を形成しており、
両端はインダクタンス検出回路５に結合しである。軟磁
性層３の固着の時、軸１にねじれを与えた状態で接着し
軸１のねじりをもどす事により、軟磁性層３中に一軸異
方性Ｋｕ を与え、トルクが、正転のトルクか逆転のト
ルクかの検出を可能としている。
（例えば、特開昭５９−６１７３０ 号公報゛）発明が
解決しようとする問題点 このような従来の構成のトルク検出器では、軟磁性層３
中に、一軸異方性Ｋｕ を与える目的で、軸１にねじり
を与えた状態で軟磁性層３を軸１に直接接着した後、軸
１のねじりをもどしていた。
解決しようとする問題点 このような従来の構成のトルク検出器では、軟磁性層３
中に、一軸異方性Ｋｕ を与える目的で、軸１にねじり
を与えた状態で軟磁性層３を軸１に直接接着した後、軸
１のねじりをもどしていた。
一般に、自動車のエンジン、モータ等の出力トルクは、
最大２０ Ｋｐ ｍ程度あり、軸１の剛性も強く、ねじ
りを加えにくい材料である。このため、センサ作成時に
、軸１をねじるという作業は生産性を大きく低下させて
いた。
最大２０ Ｋｐ ｍ程度あり、軸１の剛性も強く、ねじ
りを加えにくい材料である。このため、センサ作成時に
、軸１をねじるという作業は生産性を大きく低下させて
いた。
また、軸１に直接軟磁性層３を直接固着しており、温度
が変化すると軸１と軟磁性層３０線熱膨張差に起因して
、軟磁性層３の透磁率が変化し、問題となっていた。
が変化すると軸１と軟磁性層３０線熱膨張差に起因して
、軟磁性層３の透磁率が変化し、問題となっていた。
問題点を解決するだめの手段
このため本発明のトルク検出器はトルクを伝達する軸の
外側に空隙を介して同心円上に円筒体を配置し、その円
筒体の両端部分を弾性体を介して前記軸に固定し、前記
円筒体の外周面上に一軸異方性の磁歪を有する軟磁性層
を固着し、さらにその外側に一定空隙を介して同心円状
にコイルを巻固しで、前記軟磁性層と前記コイルとを含
んで磁気回路を構成し、トルクにより軸に発生する歪を
前記回路のインダクタンス変化として検出するよう構成
され、前記一軸異方性の磁歪を有する軟磁性層は前記円
筒体にねじりトルクを加えた状態で磁歪を有する軟磁性
層を固着し、前記ねじりトルクを除去することにより形
成される。
外側に空隙を介して同心円上に円筒体を配置し、その円
筒体の両端部分を弾性体を介して前記軸に固定し、前記
円筒体の外周面上に一軸異方性の磁歪を有する軟磁性層
を固着し、さらにその外側に一定空隙を介して同心円状
にコイルを巻固しで、前記軟磁性層と前記コイルとを含
んで磁気回路を構成し、トルクにより軸に発生する歪を
前記回路のインダクタンス変化として検出するよう構成
され、前記一軸異方性の磁歪を有する軟磁性層は前記円
筒体にねじりトルクを加えた状態で磁歪を有する軟磁性
層を固着し、前記ねじりトルクを除去することにより形
成される。
作 用
円筒体は小さなトルクでねじｐを生じせしめることがで
きるため、一軸異方性の磁歪を有する軟磁性層を形成す
ることが容易である。また、軸と軟磁性層の熱膨張差は
、前記弾性体で吸収することができ、軸の熱膨張の影響
は前記磁歪を有する軟磁性層に伝達しなくなる。
きるため、一軸異方性の磁歪を有する軟磁性層を形成す
ることが容易である。また、軸と軟磁性層の熱膨張差は
、前記弾性体で吸収することができ、軸の熱膨張の影響
は前記磁歪を有する軟磁性層に伝達しなくなる。
実施例
第１図に本発明による一実施例のトルク検出器の構造を
示す。１は、Ｆｅ系の一般に用いられるトルク伝達軸、
２は４２％Ｎｉ鋼梨の円筒体で両端部分を弾性体２ａを
介して固着部２ｂで、軸１に溶接しである。円筒体の外
周面上には、軟磁性層であるＦｅ 系の非晶質磁性合金
３がノ・ンダ付けしである。その外側には、一定空隙を
介して、コイル４が巻回してあり、インダクタンス検出
回路５に結合しである。
示す。１は、Ｆｅ系の一般に用いられるトルク伝達軸、
２は４２％Ｎｉ鋼梨の円筒体で両端部分を弾性体２ａを
介して固着部２ｂで、軸１に溶接しである。円筒体の外
周面上には、軟磁性層であるＦｅ 系の非晶質磁性合金
３がノ・ンダ付けしである。その外側には、一定空隙を
介して、コイル４が巻回してあり、インダクタンス検出
回路５に結合しである。
第２図は円筒体２の外周面上に、Ｆｅ系の非晶質磁性合
金３を固着する手順図であり円筒体２の両端にトルクＴ
を印加しく同図（−） ） 、非晶質磁性合金３を固着
しく同図中））、トルクＴを除去した後（同図（Ｃ））
、軸に、弾性体を介して取りつける（同図（ｄ））順に
行なった。
金３を固着する手順図であり円筒体２の両端にトルクＴ
を印加しく同図（−） ） 、非晶質磁性合金３を固着
しく同図中））、トルクＴを除去した後（同図（Ｃ））
、軸に、弾性体を介して取りつける（同図（ｄ））順に
行なった。
軸１．Ｆｅ系非晶質磁性合金３２円筒体２の線熱膨張率
は、それぞれ１３Ｘ１０−６（１／Ｘ）、８Ｘ１０−６
（１／Ｋ）、５Ｘ１０ （１／Ｋ ）であり、Ｆｅ系
の非晶質磁性合金３と円筒体２の線熱膨張率差は３×１
０ （１／Ｋ）となっている。
は、それぞれ１３Ｘ１０−６（１／Ｘ）、８Ｘ１０−６
（１／Ｋ）、５Ｘ１０ （１／Ｋ ）であり、Ｆｅ系
の非晶質磁性合金３と円筒体２の線熱膨張率差は３×１
０ （１／Ｋ）となっている。
本発明による構造のトルク検出器の出力について以下説
明する。
明する。
第３図は、軸径２０ｍｍのトルク検出器に、トルクを、
−１０〜ｍ（逆転のトルク）〜＋１０＄ｍ（正転のトル
ク）を加えた時の出力曲線である。また温度、−３０℃
、３０℃、９０℃で測定した結果を示している。図より
明らかなように各温度でトルクの絶対値のみならず、正
転のトルクか逆転のトルクかの検出が可能である。
−１０〜ｍ（逆転のトルク）〜＋１０＄ｍ（正転のトル
ク）を加えた時の出力曲線である。また温度、−３０℃
、３０℃、９０℃で測定した結果を示している。図より
明らかなように各温度でトルクの絶対値のみならず、正
転のトルクか逆転のトルクかの検出が可能である。
軸１をねじって作る従来のトルク検出器を、−１０％−
ｍ〜１０１５ｍのトルクレンジで絶対値のみならず、正
転のトルクか逆転のトルクかを検出できるようにするた
めには、作製時に、２ｏｏｍ以上の大きなトルクで軸１
をねじった状態で非晶質磁性合金３を接着する必要があ
った。このため、大型のトルク発生機等が必要であった
。本発明によるトルク検出器では、円筒体をねじるが、
この時必要なトルクは、１．ｓｌｊｍで良い。また、軸
のように大きな材料をねじる必要がなく小型の装置で十
分であり、生産性が非常に良くなる。
ｍ〜１０１５ｍのトルクレンジで絶対値のみならず、正
転のトルクか逆転のトルクかを検出できるようにするた
めには、作製時に、２ｏｏｍ以上の大きなトルクで軸１
をねじった状態で非晶質磁性合金３を接着する必要があ
った。このため、大型のトルク発生機等が必要であった
。本発明によるトルク検出器では、円筒体をねじるが、
この時必要なトルクは、１．ｓｌｊｍで良い。また、軸
のように大きな材料をねじる必要がなく小型の装置で十
分であり、生産性が非常に良くなる。
さらに、本発明によるトルク検出器は、温度特性も犬き
く改善できる。第４図に、一定トルク６１ｍ下で、−５
０℃〜１５０’（：、の温度変化をさせた時の、トルク
検出器の出力である。図中、破線は従来のトルク検出器
、実線は本発明によるトルク検出器の出力である。温度
変化が１０分の１以下となっている。これは、弾性体２
ａが軸１とＦｅ系の非晶質磁性合金の熱膨張差の約８０
係以上を吸収し、残り２０チの伸びは円筒体２の熱膨張
率に加算される。この結果、円筒体２０線熱膨張率が幾
分大きくなる。円筒体２の実効的な線熱膨張率が、Ｆｅ
系の非晶質磁性合金の線熱膨張率と一致した事によって
、トルク検出器の出力の温度変化が低減されている。
く改善できる。第４図に、一定トルク６１ｍ下で、−５
０℃〜１５０’（：、の温度変化をさせた時の、トルク
検出器の出力である。図中、破線は従来のトルク検出器
、実線は本発明によるトルク検出器の出力である。温度
変化が１０分の１以下となっている。これは、弾性体２
ａが軸１とＦｅ系の非晶質磁性合金の熱膨張差の約８０
係以上を吸収し、残り２０チの伸びは円筒体２の熱膨張
率に加算される。この結果、円筒体２０線熱膨張率が幾
分大きくなる。円筒体２の実効的な線熱膨張率が、Ｆｅ
系の非晶質磁性合金の線熱膨張率と一致した事によって
、トルク検出器の出力の温度変化が低減されている。
また、軸１が回転すると軸の偏心によってトルク検出器
の出力が変動していた。しかし、弾性部２ａは、偏心に
よる歪の吸収も行なうため回転下での安定性が上昇する
。
の出力が変動していた。しかし、弾性部２ａは、偏心に
よる歪の吸収も行なうため回転下での安定性が上昇する
。
なお、円筒体としては、線熱膨張率７．８×１Ｏ−６（
１／Ｋ）の４５％Ｎｉ 鋼を用いても同様の効果があ
った。軸１円筒体２と軟磁性層３の順に線熱膨張率が大
きく、円筒体２とＦｅ系の軟磁性合金３との差が３Ｘ１
０ （１／Ｃ）であれば良い事が確認され、第３図に
示した結果と一致した。
１／Ｋ）の４５％Ｎｉ 鋼を用いても同様の効果があ
った。軸１円筒体２と軟磁性層３の順に線熱膨張率が大
きく、円筒体２とＦｅ系の軟磁性合金３との差が３Ｘ１
０ （１／Ｃ）であれば良い事が確認され、第３図に
示した結果と一致した。
発明の効果
本発明によれば、トルクの絶対値のみならず、正転のト
ルクか、逆転のトルクかの判別が出来、温度変化が小さ
く、回転下の信頼性の高い、作製容易なトルク検出器を
実現できる。
ルクか、逆転のトルクかの判別が出来、温度変化が小さ
く、回転下の信頼性の高い、作製容易なトルク検出器を
実現できる。
第１図は本発明の一実施例によるトルク検出器の構造を
示す部分断面図、第２図は円筒体への軟磁性層の固着方
法を説明するための手順図、第３図はトルク検出器の出
力を示す特性図、第４図は一定トルク下でのトルク検出
器の温度特性図、第５図は従来のトルク検出器の構造を
示す部分断面図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・円筒体、２ａ・・・
・・・弾性体、２ｂ・・・・・・固着部、３・・・・・
・軟磁性層、４・・・・・・コイル、６・・・・・・イ
ンダクタンス検出回路、６・・・・・・一軸異方性。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名（−
−一釉 ２ｂ−−１！Ｊ１邦 ４−−− ：＋ （ル 第２図
示す部分断面図、第２図は円筒体への軟磁性層の固着方
法を説明するための手順図、第３図はトルク検出器の出
力を示す特性図、第４図は一定トルク下でのトルク検出
器の温度特性図、第５図は従来のトルク検出器の構造を
示す部分断面図である。 １・・・・・・軸、２・・・・・・円筒体、２ａ・・・
・・・弾性体、２ｂ・・・・・・固着部、３・・・・・
・軟磁性層、４・・・・・・コイル、６・・・・・・イ
ンダクタンス検出回路、６・・・・・・一軸異方性。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名（−
−一釉 ２ｂ−−１！Ｊ１邦 ４−−− ：＋ （ル 第２図
Claims (2)
- （１）トルクを伝達する軸の外側に空隙を介して同心円
上に円筒体を配置しこの円筒体を弾性体を介して前記軸
に固定し、前記円筒体の外周面上に一軸異方性の磁歪を
有する軟磁性層を固着し、さらにその外側に一定空隙を
介して同心円状にコイルを巻回して、前記軟磁性層と前
記コイルとを含んで、磁気回路を構成し、トルクにより
軸に発生する歪を前記回路のインダクタンス変化として
検出するよう構成し、前記一軸異方性の磁歪を有する軟
磁性層は、前記円筒体にねじりトルクを加えた状態で磁
歪を有する軟磁性層を固着し、前記ねじりトルクを除去
することにより形成されたトルク検出器。 - （２）軸の膨張の一部を弾性体で吸収することにより軟
磁性層と円筒体の実効的な線熱膨張率をほぼ一致させた
特許請求の範囲第１項記載のトルク検出器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13225185A JPS61290338A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | トルク検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13225185A JPS61290338A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | トルク検出器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61290338A true JPS61290338A (ja) | 1986-12-20 |
Family
ID=15076904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13225185A Pending JPS61290338A (ja) | 1985-06-18 | 1985-06-18 | トルク検出器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61290338A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353649A (en) * | 1991-03-04 | 1994-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-contact detecting type torque sensor |
-
1985
- 1985-06-18 JP JP13225185A patent/JPS61290338A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5353649A (en) * | 1991-03-04 | 1994-10-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-contact detecting type torque sensor |
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