JPS63302334A - 捻りトルク測定用軸 - 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】 本願発明は次に述べる問題点の解決を目的とする。

（産業上の利用分野）　この発明は自動車のドライブシ
ャフト、コラムシャフト、ステアリングシャフトあるい
は工作機械のスピンドル、電気上−タの回転軸等の軸に
関し、更に詳しくは、トルク測定用領域を備えて捻りト
ルクの測定を行い得るようにしである軸に関するもので
ある。

（従来の技術）　上記のような軸としては、軸の一部に
おいてその周面に螺旋状に浸炭処理を施したり、或いは
夫々高透磁率材料で形成された複数のリボンを螺旋状に
張りつけたりして上記のような領域を構成したものが知
られている。しかしながら前者にあっては、トルク検出
用のコイルを上記領域の周囲に配置するに当ってその領
域の場所を確認しようとする場合に、外見上その場所を
判別し難い問題点があった。更に、上記領域の形成が適
正か否かの検査をする場合にもその判別がしずらい問題
点があった。又後者にあっては、上記の軸はトルクが加
えられて捻り変形を受ける為、上記リボンが往々にして
剥がれてしまって耐久性が極めて低いという問題点があ
った。更に、軸の温度が上がった場合には、接着剤のク
リープによりリボンが剥がれたりずれることにより温度
ドリフトが発生する問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点）　この発明は上記従
来の問題点を除き、目視によって上記領域の確認やその
領域の形成の適否を検査することができ、更に又使用時
において極めて高い耐久性を発揮できるようにした捻り
トル測定用軸を提供しようとするものである。

本願発明の構成は次の通りである。

（問題点を解決する為の手段）　本願発明は前記請求の
範囲記載の通りの手段を講じたものであってその作用は
次の通りである。

（作用）　軸に捻りトルクが加わった場合、測定用領域
では他の部分に比べて磁気的性質が大きく変化する。従
ってその周囲に検出用のコイルを配置することによって
そのコイルにトルク対応信号を得ることができる。

（実施例）以下本願の実施例を示す図面について説明す
る。第１図及び第２図おいて、１は磁性体金属等からな
る捻りトルク測定用軸を示す、この軸は前記のような用
途において夫々機械に備え付けられている軸、或いはそ
れらの用途に供する為に金属材料メーカーから出荷され
るもの、或いはそれらの用途に供する為のものを製作す
るに当たってその特性を検査する為のテストピースとし
ての軸等がある。その直径は例えば１０〜３０ｎである
。２．３は軸１の一部においてその周面に備えた測定用
領域を夫々示す。これらの領域２，３は軸１の周面に複
数の溝４を相互に平行な状態でしかも夫々軸心の回りに
傾いた状態に凹設することによって構成しである。上記
の複数の溝４相互の間隔は溝間部５の幅ａと溝４の幅す
との比率が３：１〜Ｏ，Ｓ：ｔの範囲となるように形成
するのが良い、又軸線方向、に対する上記溝４の角度は
４５０で、しかも各領域２．３においてその方向は反対
向きに形成するのが良い、このように構成されている測
定用領域２．３は、軸１に捻りトルクが加えられた場合
に磁気的性質が他の部分よりも大きく変化する。

次に上記のような軸１に加わるトルクの特性は次のよう
に行う、第１図に示されるように測定用領域２，３の周
囲にトルク検出用のコイル６．７を配設する。これらの
コイル６．７はトルク検出回路に接続する。尚そのトル
ク検出回路としては例えば特開昭５７−２１１０３０に
おいて知られている回路その他任意の公知の回路を利用
することができる０次に上記コイル６．７を利用して又
は他の励磁用コイルを用いて軸１に磁束を及ぼす。

この状態において軸１に捻りトルクが加わると、上記各
測定用領域２．３における磁気的性質（例えば透磁率）
が夫々変化する。その変化は上記コイル６．７によって
検出することができる。そしてその検出信号によって、
上記軸ｌに加わった捻りトルクの大きさを知ることがで
きる。

次に第３図は、上記各測定用領域２．３における溝４の
幅の占有率と、コイル６．７によるトルク対応信号の検
出感度比との関係を示すものである。このグラフにおい
て横軸の占有率は、各測定用領域２．３の周長に対する
、溝４の幅の合計寸法の割合を示すものであり、又縦軸
の検出感度比は、最大のトルク対応信号を得られるとき
の値を１００とした場合の検出感度の大きさを示すもの
である。又この第３図の特性の試験条件は、溝幅すが２
ｆｉ、溝の深さｄが１ｆｌ、軸１の直径が２０鶴である
。このグラフから明らかなように、上記溝間部５の幅ａ
と溝４の幅すとの比率を３：１〜０．５：１（占有率は
２５％〜６７％）の範囲に定めることにより、約６０％
以上の実用上好ましい感度を得ることができる。しかし
使用目的によりもっと低感度で良い場合には、上記範囲
を越えることも可能である。

次に第４図は溝４の深さｄとコイル６．７による検出信
号の大きさとの関係を示すグラフである。

このグラフから明らかなように、溝の深さを大きくする
ことにより、より高い検出信号を得ることができる。

次に上記軸１における測定用領域２．３の表面には、溝
４及び溝間部５を含めて高磁歪材を溶射、メッキ、スパ
ッタリング等の手段で付着させ、コイルにより高い検出
信号が得られるようにしてもよい。

次に上記溝４の形成手段を第５図に基づいて説明する。

先ず（Ａ）に示されるように表面１１に何も形成されて
いない軸材料１０が準備される。その材料１０は転造機
に掛けられる。又上記転造機には、（Ｂ）に示されるよ
うに転造工具１２（例えば斜刃ローレット）が取付けら
れる。この転造工具１２は図示されるように溝形成用の
複数の凸部１３を有している０次に上記転造工具１２が
軸材料１０の表面１１に押し付けられることにより、軸
材料ＩＯには（Ｂ）に示されるように複数の溝４が形成
される。この場合、元来溝４の箇所にあった肉は４４の
両縁へ移行してそこに盛り上り部１４．１４を形成する
０次に上記軸材料１０を転造機から外し、その周面を符
号１５で示される箇所まで研削する。これにより上記の
ような測定用領域を有する捻りトルク測定用軸１が完成
する。向上記研削の場合、符号１５゛　で示されるよう
な位置まで研削を進めれば溝間部５の幅が大きく溝４の
幅の小さい測定用領域を形成することができ、一方、符
号１５”で示されるような位置まで研削を行えば溝間部
５の幅が小さく溝４の幅が大きい測定用領域を形成する
ことができる。

次に第６図及び第７図は溝４の断面形状の異なる例を示
すもので、第６図は溝底の断面形状を逆台形形状に、又
第７図は溝底の断面形状を半円形に形成した例を示すも
のである。

なお、機能上前図のものと同−又は均等構成と考えられ
る部分には、前回と同一の符号を付して重複する説明を
省略した。（また次回のものにおいても同様の考えで同
一の符号を付して重複する説明を省略する。） 次に第８図は溝間部の幅が大きい測定用領域の形成を説
明する図である。この場合には、複数の溝４が大きい間
隔を、隔てて形成される。この為、（Ａ）に示されるよ
うに各溝縁の盛り上り部１４．１４の間には軸材料１０
の表面１１そのものが残存する。

従って、この場合には符号１６で示されるようにその表
面１１に到達する箇所まで研削を行うことによって、（
Ｂ）に示されるような断面形状の測定用領域を形成する
ことができる。

（発明の効果）　以上のように本発明にあっては、軸１
に捻りトルクが加わった場合、測定用領域２では他の部
分に比べて磁気的性質が大きく変化するから、その周囲
に検出用のコイル６を配置することによってそのコイル
に大きくて明瞭なトルク対応信号を得られる効果がある
。

しかも上記のようにコイル６を配置するに当って上記領
域２の場所を確認したり、あるいは上記領域２が適正に
形成されていない不良品を見つける検査をする場合、目
視によって上記の確認あるいは充分な検査を行なうこと
ができ、いずれもその作業を容易に行なえる効果がある
。

更に本発明にあっては、上記領域２は軸の周面に溝４を
凹設することによって構成しであるから、上記のように
捻りトルクが加わっても、上記のように磁気的性質が大
きく変化する効果を得る為の溝４は、その形状を維持す
る性質が極めて大きく、高い耐久性を発揮できる使用上
の効果がある。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例を示すもので、第１図は捻りトルク
測定用軸の正面図、第２図は測定用領域における溝の断
面形状を示す拡大図、第３図は溝幅の占存率と検出怒度
比との関係を示すグラフ、第４図は溝の深さと検出信号
の大きさとの関係を示すグラフ、第５図は測定用領域の
形成手順を示す断面図、第６図及び第７図は夫々溝の断
面形状の異なる例を示す断面図、第８図は溝間隔の異な
る測定用領域の形成手順を示す断面図。 １・・・捻りトルク測定用軸、２．３・・・測定用領域
、４・・・溝、５・・・溝間部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 捻りトルクが加わった場合に他の部分よりも磁気的性質
   が大きく変化するようにしてある測定用領域を一部に備
   えている捻りトルク測定用軸において、上記領域は、軸
   の周面に複数の溝を、溝相互間に溝間部の幅と溝の幅と
   の比率が３：１〜０．５：１の範囲となる間隔を隔てて
   相互に平行な状態で、しかも夫々軸心の回りに傾いた状
   態に凹設することによって構成してあることを特徴とす
   る捻りトルク測定用軸。