JPS6159232A - トルク測定装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はトルク測定装置、特に駆動トルクを磁気歪を６
って非接触で測定する改良されたトルク測定装置に関す
るものである。

［従来技術］ 各種の回転駆動装置において軸トルクを正ｉｆｆにかつ
簡易に測定することが必要であり、（！国々の産業分野
における駆動装置の分析あるいは運転状態の把握に極め
て好適である。

通常、この種の回転駆動装置としては各種の原ｖＪ磯が
知られており、特に車両エンジンあるいｔｉｔ産業用モ
ータとしてほとんどあらゆる産業分野にて利用されてお
り、このような原動様の運転状態を分析するためにその
回転数と並んでトルク測定が正確に行われる必要がある
。

特に、車両用エンジンにおいては、エンジン自体あるい
はその駆動力伝達機構であるトランスミッション、プロ
ペウシ１？フト、差動ギア等各種の駆動系のトルクを計
測することにより、点火時期制御、燃料噴射母制御、変
速時期あるいは変速比制御等に利用され、これらの分析
結果に基づいて車両の燃費を改善しあるいは運転特性を
向上させるなど各種の利用に供することができる。

また、産業用モータにおいても正確なトルク測定に基づ
いて回転駆動系の最適制御及び診断作用を行うことが可
能となる。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来、このような軸トルクの測定を回転軸に発生する歪
量を検出することにより行うトルク測定装置が周知であ
り、この装置によれば、回転軸に歪ゲージを複数個固定
し、これらの歪ゲージで電気的ブリッジを形成してトル
ク測定を行っていた。

しかし、この従来装２によれば、トルクを伝達する回転
軸あるいはその軸受部へ歪ゲージ及びこれに関連する装
置取付用の加工を行うことが必要であり、その結果、回
転軸に悪影響を与えるという欠点があり、更に、このよ
うな回転軸は駆動系全体の捩り振動の影響が大きなため
、単に回転軸の歪量を測定するのみではこのような捩り
振動により発生する誤差分を除去することができず、正
確なトルク測定を行うことが難しいという欠点があった
。

このため、このような駆動系全体の捩り振動の少ない回
転円盤部における歪量に基づぎトルク測定を行うトルク
測定装置も開発実用化されておりこのトルク測定装置に
よれば前記回転軸の歪Ｑを用いてトルク測定に比し、捩
り振動の影響が少なく軸トルクを正確に測定することが
可能となる。

この半面、この従来装置は、前記回転軸の歪量を用いて
トルク測定を行う装置と同様に、回転円盤の側面に歪ゲ
ージを複数個固定し、これら各歪ゲージで電気的ブリッ
ジを形成してトルク測定を行うため、歪ゲージの取付け
が面倒であり、また回転円盤に設けられたこれらブリッ
ジからの電気信号の取出しのためのテレメータあるいは
スリップリング等を設ける必要があり、測゛定系が極め
て大がかりなものとなるという欠点があった。

発明の目的 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、駆動系に悪影響を与えることなく容
易に＠脱することができかつ検出精度の高いトルク測定
装置４ｉ：提供することにある。

［問題点を解決するための手段及び作用」一般に回転円
盤に発生ずる歪量に岳づきトルクを測定する方式は、回
転軸に発生するｆｆ１ｆｆｉによりトルクを測定する方
式に比し、次のような利点がある。

１、一般に回転円盤は回転軸に対して慣性モーメントが
大きいため、回転軸部分の歪測定では避けられない微小
なトルク変動分誤差の影響を緩和して安定したトルク測
定が可能である。

２）回転円盤は、回転軸方向に対する剛性が回転軸より
大きいので、駆動系全体の捩り振動の影響を回転軸に比
べて受けに＜＜正確なトルク測定を行うことができる。

３．１ｉ！１転円盤は回転軸に比べて半径が大きく、一
回転中のトルク変動を角度分解能を上げることにより正
確に測定することができる。

４、回転軸の軸受部に歪量センサを設は回転軸のトルク
を測定すると、その測定データの中には軸受部にお（ブ
るａ！線によるトルクロス分が誤差成分となって混入し
、正確なトルク測定を行うことができない。これに対し
、回転円盤の歪量に基づきトルク測定を行うと、このよ
うな軸受部での摩擦によるトルク［１ス分の影響を受け
ることなくその軸トルクの測定を正確に行うことができ
る。

このように、回転軸の歪量に基づきトルク測定を行う方
式に比し、回転円盤の歪量に塁づき１−ルク測定を行う
方式は優れた特徴を有し、従って、本発明においては、
このような回転円盤の歪量に基づきトルク測定を行う方
式を採用する。

そして、本発明の装置は、前記目的を逼成り°るため、
トルクを伝達する回転円盤のトルク歪発生領域側面に、
励磁コイル及び磁束検出要素を含む磁気センサを所定間
隔で対向配置し、回転円盤を介して伝達されるトルクを
磁気センサの検出する回転円盤の磁気歪をもって非接触
で測定することを特徴とする。

以上の構成とすることにより、本発明によれば、励磁コ
イル及び磁束検出要素を含む簡単な構造の磁気センサを
所定間隔で回転円盤に離隔的に対向配置するのみで、回
転円盤を介して伝達されるトルクを回転円盤の磁気歪を
もって非接触で正確に測定することができ、この結果、
本発明のトルク測定装置は、駆動系に何ら特別の加工を
施すことなく、トルク測定を行うことができ、しかも甲
に駆動系に対し＋ｍ隔的に非接触で配置するのみで、そ
の着脱を簡単かつ容易に行うことができる。

更に、本発明の装置は、トルクを伝達する回転円盤のト
ルク歪発生領域の側面に、励磁コイルと磁束検出要素と
を含む第１の磁気センサを所定間隔で対向配置し、 前記回転円盤のトルク歪非発生領域の側面に、励磁コイ
ルと磁束検出要素とを含む第２の磁気センサを所定間隔
で対向配置し、 第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの各検出４Ｑ号
を演算処理するこにより、回転円盤を介して伝達される
トルクの変動を各磁気センサの検出する回転円盤の磁気
歪を用いて非接触で測定することを特徴とする。

以上の構成とすることにより、本発明のトルク測定装置
によれば、回転円盤の温度、回ｌｌ１２ｉ数に基因して
回転円盤に、ｆｔ差成分として発生ずる１昂の影響を受
けることなく、トルクを正確に測定することが可能とな
る。

このように、本発明のトルク測定装置【よ、回転軸及び
回転円盤等の駆動系とは別体の磁気センサを用いトルク
の変動を回転円盤の磁気歪をもって非接触で検出するこ
とができるため、トルク８１１　Ｔ：装置の若Ｂ５１を
節単に行うことが可能となり、しかも小型の磁気センサ
でも高い検出分解能を発揮し、高精度のトルク測定をお
こなうことができる。

更に、本発明において歪量を測定する回転円盤はその銅
面が一般に平面なので、該回転円盤に対向配置される磁
気センサと回転円盤側面どの間隔の設定を容易に行うこ
とができる。

更に、この回転円盤の１−ルク歪発生領域の肉厚を薄く
形成することにより、回転円盤のトルク歪発生領域にお
いて発生ずる歪量を増大させ、トルク測定を高精度で行
うことができる。

また、本発明によれば、回転円盤のトルク歪発生領域の
側面に軟質高磁歪材料からなる磁歪層を形成することに
より、トルク変動により発生する歪１を増大させること
ができ、トルク測定を更に高精度で行うことかできる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

工Δユ」ＬＬ（直１ 第１図及び第２図に１よ本発明に係るトルク測定装置が
適用される車両用エンジンのフライ１トイール部の構造
が概略的に示されており、第１図は該フライホイールの
断面の概略が示され、第２図にはその正面側の概略が示
されている。

周知のＪ：うに、エンジンで発生したトルクはクランク
シレフト１０を介して回転円盤としてのフライホイール
１２へ伝わり、該フライホイール１２とＩ！Ｉ１Ｍ！接
合するクラッチ盤１４を介してトランスミッション側へ
伝達される。第１図には、このようなトルク伝達経路を
矢印で模擬的に表わしている。

このようにして、トルクの伝達が行われると、クラッチ
１４と摩擦接合するフライホイール１２内側の接合領域
（図中ダブルハップングで示す領域）は、一方の而をク
ラッチ板１４で拘束された状態で他方の面にクランクシ
レフト１０からトルクが伝わる。このため、第３図に示
すごとく、このフライホイール１２の接合領域は、伝達
されるトルク丁の大きさに応じて図中矢印ぐ示ずごとく
歪εの異方性が生じるトルク歪発生領域１６となる。ま
た、フライホイール１２において、前記トルク歪発生領
域１６の外周側の領域はこのようなトルクの伝達による
歪の異方性がほとんど生じないトルク歪非発生領域１８
となる。

ここにおいて、前記トルク歪発生領域１６内において発
生する歪εの異方性の大きさについて検討すると、この
歪εの異方性の大きさはフライホイール１２の弾性限界
内では伝達されるトルクＴの大きさに比例する。従って
、フライホイール１２が強磁性体をもって構成されてい
る場合には、発生する歪の異方性の大きさを磁歪効果を
用いて磁気的に非接触で検出し、伝達されるエンジント
ルクの測定を行うことができる。

このようにしてトルク測定を行うに当たり、伝達される
トルクに対しトルク歪発生領域１６内で発生する歪の異
方性が大きいほど該トルク測定を正確に行うことが可能
となる。このため、実施例のフライホイール１２は、そ
のトルク歪発生領域１６内にフライホイール１２の板厚
を他の個所より薄く形成した肉薄部１６ａ／ｊ：設けて
おり、実施例においてはこの肉薄部１６ａはフライホイ
ール１２の回転軸を中心として所定半径内の領域に設け
られている。

このようにり−ることにより、トルクを伝達する際にト
ルク歪発生領域１６内Ｃ発生する歪の異方性がその肉１
１１６ａにおいて他の領域より大きくなり、従って、こ
の肉薄部１６ａにて発生する歪の異方性を検出すること
により伝達トルクを高い検出感度をもって測定すること
ができる。

本発明の特徴的事項は、回転円盤の１−ルク歪発生領域
１６の側面に、磁気」イル及び磁束検出要素を含む磁気
セン９゛を所定間隔でＩｌ！Ｉ隔的に対向配置し、回転
円盤を介して伝達されるトルクを磁気セン１ノの検出す
る回転円盤の磁気歪をもって非接触で検出することにあ
る。

木実ＩＪＭＢ４においては、磁気ピン４１２０を第１図
及び第２図に示すように、トルク歪発生領域１６の肉ｉ
ｔ９部１６ａの側面に所定間隔をもって対向配置し伝達
されるトルクを非接触で測定している。

第４図には、実ＩＭ例のフライホイール１２のエンジン
への取付は位阻が示されており、同図からも明らかなよ
うに、一般にこの種のフライホイール１２はエンジンの
最終気筒の浚方に段けられているため、この部分でトル
クの測定を行うことにより、エンジンが出力される１・
−タルトルクを測定することができる。

ここにおいて、実施例の磁気センサ２０は、エンジンの
オイルパン２２の下方において、フライホイール１２の
側面と１．０ｎｕａの間隔で対向するよう配置されてい
る。

磁気センサの構造 第５図には本発明に用いられる磁気センサ２０の具体的
な実施例が示されており、本発明の磁気セン＋Ｊ２０は
、励磁コイル３０及び磁束検出要素を含む。実施例にお
いて、前記磁束検出要素として検出コイル３２が設けら
れ、励磁コイル３０が巻回された励１１−Ｊア３４の内
周側に、検出コイル３２が巻回された検出コア３６が前
記励磁コア３４と直交する方向に配置されている。

このような磁気センサ２０を用いて、フライホイール１
２内に発１する歪の異方性を磁気的に効率良く検出する
ためには、＋１ｒｔ記コア３／１．３６のいずれか一方
の極対をフライホイール１２の平ｔ’！方向に沿って対
向配置し、池のコアの１Ｍ対をフライホイール１２の半
径方向と直交する方向に対向配置することが好ましい。

このため、実施例のトルク測定装置は、第６図に示すご
とく、励磁コア３４の極対をフライホイール１２の半径
方向に直交させてトルク歪発生領Ｍ１６の側面と所定の
間隔で対向配置し、更に、検出コア３６の極対をフライ
ホイール１２の半径方向に沿ってそのトルク歪発生領域
１６の側面と所定の間隔で対向配置している。

なお、本実施例とＣよ逆に、励磁コア３４の極対をフラ
イホイール１２の半径方向に沿って対向配置し、検出」
ア３６の極対をこれと直交する７］’　１６Ｊに対向配
置しても同様の効果を冑ることができる。

そして、実施例における励磁コア３４は、０．３５ｍｕ
＋　ｗの珪素鋼板を１７枚積層してＵ字型形状に形成さ
れ、励磁コイル３０に供給凸れる交流電流に基づいてフ
ライホイール１２のトルク歪発生領域１６内に所定の交
番磁界を供給する。もちろん、フライホイール１２と励
磁コア３４との接触を防ぐため、励磁コア３４の極対と
フライホイール１２の表面との間には、所定の間隔δが
設けられている。なお、前記励磁コイル３０は、０．３
ｍｍ径のポリエステル被覆′Ｍ線を１００巻した構成か
らなる。

一方、検出コア３６は、０．２＋ａｍ厚のシューパロイ
を６積層層してＵ字型に形成され、前記励磁コア３４の
内側に直交配置して固定°され、前記励磁」ア３４と同
様に、その極対はフライホイール１２の表面と所定の間
隙δを保って固定配置されている。そして、検出コイル
３２は、０．１３ｍｍ径のポリエステル被覆銅線を１５
０）５Ｌ＋た構成からなる。

なお、このような励磁コア３４及び検出コア３６の取（
−Ｊ固定は図示しない所定の位置決め固定用冶具を用い
て行われ、各コイル３０．３２にはそれぞれ励磁電流供
給用の電４うζ及び検出電流出力用のＴｉ極がそれぞれ
設けられている。

第７図には、前記励磁コイル３０による形成される回転
円盤であるフライホイール１２内の磁束分布と、検出コ
ア３６の配δがホされ、図から明らかなごとく、励磁コ
ア３４の両Ｊ４３４ａ、３４ｂは矩形断面を謁し、この
結果、この極対間の磁束分イｒ３は図示のごとくほとん
ど平行ｔａ　シｈ分イ［となり極めて均・−の磁界を得
ることが可能と４する。そして、他方の検出」ア３６の
両極３６ａ、３６．ｂも同様に矩形断面を有し、本実施
例では、この検出コア極対３６ａ　、３６ｂは前記励磁
コア極対３４ａ　、３４ｂにて形成される均一な平ｒＪ
磁力線内に配置されることが好適であり、実施例におい
ては、励磁コア幅ｙとほぼ等しい検出コア極間隔Ｘなる
配置となっている。

実験によれば、検出コア捗間隔Ｘは励磁コア幅ｙより小
さくすることによって極めて均一かつ密な磁界内で信号
検出を行いその効率を改良す゛ることが可能であること
が確認されている。

すなわら、周知のごとく、本発明のごとぎ磁歪方式によ
れば、励磁＝１イル３０に供給される交流電流によって
フライホイール１２内には第７図に示す分布で磁束が交
番して貫通し、この交番磁束の分布状況がフライホイー
ル１２の伝達トルクに基づく歪の異方性によって変化す
るため、この磁束分布の変化内にある検出コア３６から
の信号が検出コイル３２によって電気的に検出され、フ
ライホイール１２及びクランクシャフト１０等の駆動系
に対し非接触で極めて高精度のトルク検出を行うことが
可能となる。

このようにして、本発明の装置によれば、トルク伝達に
より発生する磁歪効果を用いてそのトルクを測定してい
るため、トルク伝ｊ工軸の回転方向及び回転数にかかわ
りなくトルク測定を行うことができ、特に回転数がＯの
静止１〜ルクの測定も行うことができることから、各種
トルク測定に幅広く用いることが可能である。

なお、本実施例のトルク測定装置においては、更に、第
８図に示すごとく、各コア３４．３６を図示しない所定
の０位置状め冶Ｕを用い固定した後、センサ全体を液留
用の非磁性ケース３７　（ＳＵＳ３０４５Ｒ）中にモー
ルド形成している。

このようにセンサ全体を非磁性の６体のケース３７で被
覆することにより、実施例の磁気センサ２０は、外部に
て発生Ｊ゛る高周波磁界変化により影響を受けることな
くトルク測定を正確に行うことができる。

なＪ３、前記実施例においては、磁束検出要素ど１ノて
検出コイル３２を用いた場合を例にとり説明したが、本
発明はこれに限らず、これ以外の磁束検出要素を用いる
ことも可能であり、例えば前記検出コイル以外にも小−
ル素子を用いても同様の測定を行うことが可能である。

磁気セン°りの取イ」角度 次に磁気セン＋７２０の励磁コア３０の極対３４ａ　、
３４ｂがフライホイール１２の半径方向と為す各θと、
磁気センサ２０のトルク検出感度との関係を検討する。

第９図にはこのような角度θとトルク検出感度との関係
を示す測定データが示されており、この測定に当って、
センサ２０とフライホイール１２の側面との間隔は一定
に保つている。

同図からも明らかなようにトルク検出感度は角度θがθ
＝Ｏとθ＝π／２の時に極大を示し、θ＝π／４の時に
極小を示す。

これはフライホイール１２に発生する歪の異方性と磁気
歪との関係に基づき考慮される理論的な考察とも矛盾し
ない。

但し、同図からも明らかなように、θ−０の時より−ｂ
θ＝π／２の時の方がトルク感度が大きくなっているが
、Ｆｌ論的には同感度となる。

本実施例においては、前述したごとく、トルク検出感度
が最大となるθ−π／２の配置を採用したが、本発明は
これに限らず、θ＝０の配置を採用しても十分トルク測
定を行うことが可能である。

１１＃′センザとフライホイールとの間、６次に、磁気
センサ２０どフライホイール１２との最適な間隔δにつ
いて検討する。

第１０図には、この間隔δとセンサ２０のトルク検出＠
度との関係を現わす測定データが示されており、同図か
らも明らかなように、トルク検出感度はδの約１．３乗
に比例して減少していく。

実施例に用いられる自動車エンジン用フライホイール１
２は、回転時に軸方向に向【ノ±０．０５ｍｍ変位し、
従って間隔δはこの変位■±０．０５ｍｍを上回る値に
設定することが必要であり、このため、実施例において
は測定精度との兼合いでけンサ２０とフライホイール１
２側面との間隔δをδ−１，０ｍｍに設定している。

しかし、トルクの測定に用いる回転円盤（実施例におい
てはフライホイール）の軸方向変位唱が小さい場合には
、磁気セン４Ｊ　２０とフライホイール１２側面との間
隔δを小さく設定し、トルク検出感度を上げることが好
ましい６ 回２円盤の磁性材料 次にトルク測定に用いる回転円盤、Ｊ′なわち実施例に
おいてはフライホイール１２の磁気的な性質について検
討する。

一般にフライホイール１２のような回転円盤はその製造
に際して強度的な面にのみ注意を払われ、その磁気的な
性質については何ら注意が払われていない。従って、フ
ライホイール１２がたとえ強磁性体で形成されていたと
しても、このようなフライホイール１２は磁気的に不均
一でありまた磁歪定数も小さい。

このため、本実施例にＪ３いては、第１１図に示すごと
くフライホイール１２のトルク歪発生領域１６に軟質高
磁歪材料からなる磁歪層３８を形成し、これにより磁気
センサ２０の各コア３４゜３６との間に均一な磁気経路
を形成し、フライホイール１２の磁気的な不均一に伴い
発生ずる磁気センサ２０のトルク測定感度の低下を防止
している。

実施例において、前記磁歪層３８は、フライホイール１
２のトルク歪発生領１ｉｉ！１６の表面に軟質高磁歪材
料としてアモルファス２６０５ＧＯを用い４０μｍ厚の
台形状に形成された３０枚の薄板片４０をＫ　ｍ用エポ
キシ系接若剤を用いてクランクシャフト１０を中心とし
てその周囲にドーナツ状に張付けることにより形成され
ている。

ここにＪ３いて薄板片４０の張（＝Ｊ　＋Ｊ枚数を３０
枚どしたの（１次理由による。

まずフライホイール１２の回転数を［どする。

実施例においては、このフライホイール１２が１回転す
る間に２回のエンジン爆発があり、従ってエンジン爆発
周波数は２ｆ（１−１ｚ　）となり、磁気センサ２０か
ら得られるトルク検出信号はこのエンジン爆発周波数２
「の周波数で変化する。

また、ドーナツ状の磁歪層３８を形成する各薄板片４０
に６目してみると、フライホイール１２が回転し、相隣
接する薄板片４０の境ｖ？４０ａが磁気センサ２０の＋
ＳＢ面を通過すると、磁気センサ２０からはこの境界４
０ａの通過に起因する特徴的なピーク信号が現われる。

このピーク信号の周波数は、薄板片４０の張（’Ｊり枚
数をＮとすると、Ｎｆ（１−１ｚ）となる。このように
して現われるピーク信号を回路的に簡単に除去し°Ｃ磁
気ヒセンサ０から本来のトルク信号をｉｔＷ測づるため
には１０倍以上の差を必要とする。すなわらＮ「　≧１
０　　（２ｆ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（１）であることが必要であり、この条件を満すＮ（実
施例においてはＮ≧２０）を選択することにより簡単な
信号処理で前記ピーク信号を除去することができる。

以上の理由から本実施例においては薄板Ｊ４４０の張付
は枚数を３０枚としている。

また、実施例においては、このように磁歪層３８を薄板
片４０をドーナツ状に張付けることにより形成するため
、この磁歪層３８を例えばドーナツ状に一体的に形成し
たものよ°りも加工、接着が共に容易であり、更にフラ
イホイール１２の側面への張付けを歪を押えて極めて均
一に行うことができる。

なお、本実施例の場合には、自動車用エンジンのフライ
ホイール１２を例にとり説明したため、フライホイール
１２が１回転する間にその２倍の周波数のトルク変動が
発生するが、例えばモータ用のフライホイールの場合に
はエンジンのように爆発がないため、発生するトルク変
動が極めて小さく、Ｎ≧１０の条件を満足するように張
付は枚数を設定するのみでトルク変動を十分正確に測定
することができる。

また、前記実施例では、磁歪Ｖｊ　３０を形成する軟質
高磁歪材料としてアモルファス２６０５ＧＯ（Ｆｅ　　
　Ｇｏ　　　Ｂ　　　Ｓｉ、）を用いた場合６７　　　
１ｆ３　　１４ を例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、軟質高
磁歪材料という特徴を満たすものならば別の組成の材料
を用いることも可能であり、例えば前記アモルファスと
は別の組成のアモルファスを用いることも可能であり、
また、アモルファス以外に、一般の強磁性金屈結品、例
えばＮｉ。

５ＯＮ　ｉ　−５０Ｆｃ　、　１３Ａ　Ｉ　−Ｆｃ等を
用いても長い。

また、前記実施例では、６４１歪居３８をフライノトイ
ール１２の側面に固るするために接む剤を用いた場合を
例にとり説明したが、本発明はこれに限らず、磁歪層３
８をスパッタリングや蒸着法によって形成することも可
能である。

工」Ｄ−１λＢ 第１２図には本発明の好適な第２実施例が示されており
、図中矢印で示すごとく、トルクはクランクシャフト１
０からフライホイール１２）クラッチ盤１４を介してト
ランスミツシコン側へ伝達される。

この際、フライホイール１２内に発生り゛る歪は、その
大部分がトルクを伝達することによりトルク歪発生領域
１６内において生ずる歪であるが、これ以外にも、フラ
イホイール１２の全域において温度および回転数の影響
による歪が発生する。

本発明の１２の特徴的事項は、このような温度や回転数
による影響を受けることなく、回転円盤、すなわち実施
例においてはフライホイール１２内に発生する歪に基づ
ぎ、このフライホイール１２を介して伝達されるトルク
の変動を非接触で検出可能とすることにある。

このため、本発明の装置においては、フライホイール１
２のトルク歪発生領域１６の側面に第１の磁気センサ２
０ａを所定間隔で対向配首し、更にフライホイール１２
のトルク歪非発生領域１８の側面に第２の磁気センＩｔ
　２０　ｂを所定間隔で対向配属している。

実施例において、これら第１の磁気セン°す２０ａ及び
第２の磁気センサ２０ｂはそれぞれ１）を２第１実施例
において説明した磁気センサ２０と同様に形成され、か
つフライホイール１２に対する取付は間隔δ及び取付【
プ角度θも前記第１実施例の場合と同様に設定されてい
る。

そして、これら第１の磁気センサ２０ａ及び第２の磁気
センサ２０ｂはそれぞれ対応するアンプ４２ａ及び４２
ｂを介して検出信号Ｘ、Ｙをそれぞれ出力し、このよう
にして出力された検出１君号Ｘ、Ｙは減算器４４に入力
されＸ−Ｙの信号として出力される。

ここにおいて、温度及び回転数の彰彎はフライホイール
１２のトルク歪発生領域１６と１−ルク正非発生領域１
８にＪ３いてほぼ同様である。

従って、第１の磁気センサ２０ａから出力される信号Ｘ
には、トルクを伝達することにより発生した磁気歪に基
づく信号以外に周囲ｆＡ度及び回転数の影響による磁気
歪の誤差成分が含まれる。またトルク歪み非発生領域１
８においてはトルクを伝達することにより発生する磁気
歪がないことから、第２の磁気センサ２０ｂから出力さ
れる信号Ｙは周囲温度及び回転数に伴い発生する磁気歪
の誤差成分そのものとなる。

この結果、本発明の装置のように、第１の磁気センサ２
０ａの出力信号Ｘから第２の磁気センサ２０ｂの出力信
号Ｙを差演算することにより、周囲温度及び回転数の影
響による誤差成分を除去した信号、すなわちトルク伝達
を行うことにより発生ずる磁気歪のみを検出した信号（
Ｘ−Ｙ）を出力することができ、従って、このような検
出信号に基づぎ周囲温度及び回転数の影響を受けること
なく伝達されるトルクを正確に検出することができる。

なお、実施例の装置においては、このようなトルク検出
を更に正確に行うために、フライホイール１２の１ヘル
ク歪発生領ＩＩｉ！１６とトルク歪非発生領域１８との
境界部分にリング状の浅い満５０を設け、！・ルク非発
生領域１８内において発生す°るトルク歪の影響を抑ａ
、ＩＩ　している。

なお、このようなリング状のＶ４５．０を設ける変りに
、この満５０と同一の経路に治って複数の貫通孔や浅い
孔を複数形成することによってｂ　ｌ１ｌｉ１様の効果
を得ることができる。

なお、前記各実施例にＪゴいては、１−ルク測定を行う
ために使用する回転円盤としＣ、フライ１１−イールを
用いた場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限ら
ず、このフライホイール１２以外にもトルクを伝達する
回転円盤であれば同様にしてトルク測定を行うことが可
能であり、例えば歯車プーリといった回転円盤を用い同
様にしてトルク測定を行うことができる。

また、ｌ１ｆｉ記実施例においては、自動車において用
いられるフライホイールを例にとり説明したが本発明は
これに限らず、例えば輸送機械、工作機械及びその他の
ｖｉ器に用いられる回転円盤を介して同様にしてトルク
測定を行うことが可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、伝達されるトル
クの測定を磁気センサの検出する回転円盤の磁気歪を用
いトルク伝達系と非接触で行うことができることから、
伝達されるトルクをトルク伝達系に何ら影響を与えるこ
となく高精度で測定することができ、しかも測定装置の
着脱を容易に行うことが可能となる。

更に、本発明によれば、回転円盤のトルク歪発生領域と
トルク歪非発生領域からの検出信号を差演算することに
より、周囲湯度及び伝達系の回転数による影響を受ける
ことなく、トルクを正確に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトルク測定装置の好適な第１実施
例を示ず断面説明図、 第２図は前記第１実施例の正面図、 第３図はフライホイール内において発生する歪の異方性
の説明図、 第４図はｔｉＪ記第１図及び第２図に示すフライホイー
ルの取付は位置を示す説明図、 第５図は本発明に用いられる磁気センサの説明図、 第６図は第５図に示す磁気セン量すの取イ」け位置を示
す説明図、 第７図は磁気センシによって形成される磁束分布の説明
図、 第８図は第１実施例において用いられる磁気センサの詳
細な構造説明図、 第９図は第６図に示す磁気セン９の取イ］け角度０とト
ルク検出感度との関係を示す特性図、第１０図は第６図
に示す磁気センサの取（Ｊり間隔δとトルク検出感度と
の関係を示す特性図、第１１図は第１図及び第２図に示
すフライホイールのトルク歪発生領域に設けられる磁歪
層の構造説明図、 第１２図は本発明に係るトルク測定装置の好適な第２実
施例を示す説明図である。 １２　・・・　フライホイール １６　・・・　トルク歪発生領域 １６ａ　　・・・　肉薄部 １８　・・・　トルク歪非発生領域 ２０　・・・　磁気センサ ２０ａ　　・・・　第１の磁気センサ ２０ｂ　　・・・　第２の磁気センサ ３０　・・・　励磁コイル ３２　・・・　磁束検出蜆索 ３４　・・・　励磁コア ３６　・・・　検出コア ３８　・・・　磁歪層。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. （１）トルクを伝達する回転円盤のトルク歪発生領域側
   面に、励磁コイル及び磁束検出要素を含む磁気センサを
   所定間隔で対向配置し、回転円盤を介して伝達されるト
   ルクを磁気センサの検出する回転円盤の磁気歪をもって
   非接触で測定することを特徴とするトルク測定装置。
2. （２）特許請求の範囲（１）記載の装置において、回転
   円盤のトルク歪発生領域の肉厚を薄く形成し、該トルク
   歪発生領域において発生する磁気歪量を増大することを
   特徴とするトルク測定装置。
3. （３）特許請求の範囲（１）、（２）のいずれかに記載
   の装置において、回転円盤のトルク歪発生領域の側面に
   軟質高磁歪材料から成る磁歪層を形成したことを特徴と
   するトルク測定装置。
4. （４）特許請求の範囲（１）〜（３）のいずれかに記載
   の装置において、磁束検出要素として検出コイルを用い
   たことを特徴とするトルク測定装置。
5. （５）特許請求の範囲（１）〜（４）のいずれかに記載
   の装置において、 励磁コイルの励磁コアは、その極対が回転円盤の半径方
   向に直交して該回転円盤の側面と所定の間隔で対向配置
   され、 検出コイルの検出コアは、その極対が前記励磁コアの極
   対に交差して該回転円盤の側面と所定間隙で対向配置さ
   れたことを特徴とするトルク測定装置。
6. （６）特許請求の範囲（１）〜（４）のいずれかに記載
   の装置において、 励磁コイルの励磁コアは、その極対が回転円盤の半径方
   向に沿って該回転円盤の側面と所定間隔で対向配置され
   、 検出コイルの検出コアは、その極対が前記励磁コアに交
   差し該回転円盤の側面と所定の間隔で対向配置されたこ
   とを特徴とするトルク測定装置。
7. （７）特許請求の範囲（１）〜（６）のいずれかに記載
   の装置において、 励磁コア及び検出コアは保持ケースによって一体に位置
   決め保持されたことを特徴とするトルク測定装置。
8. （８）特許請求の範囲（１）〜（７）のいずれかに記載
   の装置において、 磁気センサは車両用エンジンのフライホイール側面に対
   向配置されることを特徴とするトルク測定装置。
9. （９）特許請求の範囲（１）〜（７）のいずれかに記載
   の装置において、 磁気センサは車両用エンジンのドライブプレート側面に
   配置されることを特徴するトルク測定装置。
10. （１０）トルクを伝達する回転円盤のトルク歪発生領域
    の側面に、励磁コイルと磁束検出要素とを含む第１の磁
    気センサを所定間隔で対向配置し、前記回転円盤のトル
    ク歪非発生領域の側面に、励磁コイルと磁束検出要素と
    を含む第２の磁気センサを所定間隔で対向配置し、 第１の磁気センサ及び第２の磁気センサの各検出信号を
    演算処理するこにより、回転円盤を介して伝達されるト
    ルクを各磁気センサの検出する回転円盤の磁気歪をもっ
    て非接触で測定することを特徴とするトルク測定装置。