JPH0672825B2 - トルク測定装置 - Google Patents

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も
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確にかつ簡易
に測定することが必要であり、種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動機が知
られており、特に車両エンジンあるいは産業用モータと
してほとんどあらゆる産業分野にて利用されており、こ
のような原動機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
ペラシャフト、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、燃料噴射量制御、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、この従来装置によれば、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手という欠点があっ
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き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量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
ルト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。

また、回転円盤の表面に発生する応力は、伝達するトル
クに比例し、直径の３乗に反比例する。そこで、回転円
盤の表面に発生する磁歪を検出するようにすると、軸に
発生する歪みに比べてその大きさが小さくなる。そこ
で、この歪み検出の精度が十分高くできないという問題
点があった。

さらに、磁歪の大きさは検出部分に加わる応力の他に、
回転円盤の温度、回転数などの環境条件によっても左右
される。よって、環境条件の変化の激しい部位での測定
において、その検出値は環境条件による誤差を含むとい
う問題点があった。

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
易に着脱することができかつ検出精度の高いトルク測定
装置を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する歪量に基づきトルクを測定す
る方式は、回転軸に発生する歪量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
て受けにくく正確なトルク測定を行うことができる。

3.回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け回転軸のトルクを
測定すると、その測定データの中には軸受部における摩
擦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ロ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、回転円盤の歪量に基づきトルク測定を行う方
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、トルクを伝達する回転円盤の
側面に軟質高磁歪材料からなる磁歪層を形成し、前記磁
歪層のトルク歪発生領域の側面に、励磁コイル及び磁束
検出要素を含む第１の磁気センサを所定間隔で対向配置
し、さらに前記磁歪層のトルク歪非発生領域の側面に、
励磁コイル及び磁束検出要素を含む第２の磁気センサを
所定間隔で対向配置し、前記第１の磁気センサ及び前記
第２の磁気センサの各検出信号を演算処理することによ
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、しかも単
に駆動系に対し離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、本発明によれば、回転円盤のトルク歪み発生領域
側面上に軟質高磁歪材料から成る磁歪層を形成し、ここ
に磁気センサを対向配置している。アモルファス磁性体
などの軟質高磁歪材料を用いると、通常のフライホイー
ル等に用いる一般鋼材に比べ、透磁率が非常に大きいた
め、同一の歪みに対する磁歪の大きさが十分大きくな
る。そこで、回転円盤を用いたために生じる歪み量の小
ささを、磁歪の大きさによってカバーすることができ、
全体として非常に高精度のトルク測定を達成することが
できる。

更に、回転円盤の温度、回転数に基因して回転円盤に誤
差成分として発生する歪量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、本発明のトクル測定装置は、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、トルク測定装置の着脱を簡単に行うこと
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。

特に、本発明においては、回転円盤の側面上に軟質高磁
歪材料からなる磁歪層を形成したため、トルク変動によ
り発生する磁歪量を増大させることができる。

更に、トクルによる歪が発生する領域に対向配置した第
１磁気センサと、歪の発生しない領域に対向配置した第
２磁気センサとの各検出信号を演算処理することによ
り、回転円盤の温度、回転数に起因する環境誤差を排除
することができる。

以上により、回転円盤に用いたトルク測定を高精度で行
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側
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との間隔の設定を容易に行うこ
とができる。

［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。

第１図及び第２図には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ホ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。

周知のように、エンジンで発生したトルクはクランクシ
ャフト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と摩擦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、トルクの伝達を行われると、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
中ダブルハッチングで示す領域）は、一方の面をクラッ
チ板14で拘束された状態で他方の面にクランクシャフト
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Ｔの大きさに応じて図中矢印で示すごとく歪み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の異方性のに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を設けており、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。

このようにすることにより、トルクを伝達する際にトル
ク歪発生領域16内で発生する歪の異方性がその肉薄部16
a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、回転円盤のトルク歪発生領域16
の側面に、磁気コイル及び磁束検出要素を含む磁気セン
サを所定間隔で離隔的に対向配置し、回転円盤を介して
伝達されるトルクを磁気センサ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。

本実施例においては、磁気センサ20aを第１図及び第２
図に示すように、トルク歪発生領域16の肉薄部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。さらに、磁気センサ20aと同一の
性能を有する磁気センサ20bがトルク歪発生領域16以外
の側面に所定間隔をもって対向配置され、この部分の磁
歪を測定している。

第４図には、実施例のフライホイール12のエンジンへの
取付け位置が示されており、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
気筒の後方に設けられているため、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トータル
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20a,20b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1.0mmの間隔で対向するよう配置されている。な
お、以降の説明において二つの磁気センサを区別する必
要がない場合は、単に磁気センサ20と標記する。

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、本発明の磁気センサ20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が巻回された励磁コア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12内
に発生する歪の異方性を磁気的に効率良く検出するため
には、前記コア34,36のいずれか一方の極対をフライホ
イール12の半径方向に沿って対向配置し、他のコアの極
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域16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、本実施例とは逆に、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、検出コア36の
極対をこれに直交する方向に対向配置しても同様の効果
を得ることができる。

そして、実施例における励磁コア34は、0.35mm厚の珪素
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に供給される交流電流に基づいてフライホシール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、0.3mm径のポリエステル被覆銅線を100巻
した構成からなる。

一方、検出コア36は、0.2mm厚のシューパロイを６枚積
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、前記励磁コア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150巻した構成からなる。

なお、このような励磁コア34及び検出コア36の取付固定
は図示しない所定の位置決め固定用治具を用いて行わ
れ、各コイル30,32にはそれぞれ励磁電流供給用の電極
及び検出電流出力用の電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
の配置が示され、図から明らかなごとく、励磁コア34の
両極34a,34bは矩形断面を有し、この結果、この極対間
の磁束分布は図示のごとくほとんど平行磁束分布となり
極めて均一の磁界を得ることが可能となる。そして、他
方の検出コア36の両極36a,36b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行磁力線内
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、検出コア極間隔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。

すなわち、周知のごとく、本発明のごとき磁歪方式によ
れば、励磁コイル30に供給される交流電流よってフライ
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、トルク伝達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０の静
止ト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位
置決め治具を用い固定した後、センサ全体を被覆用の非
磁性ケース37（SUS304製）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導体のケース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
生す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。

なお、前記実施例においては、磁束検出要素として検出
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ホール素子
を用いても同様の測定を行うことが可能である。

磁気センサの取付角度 次に磁気センサ20a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20a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20aとフライホイール12の側面との間隔は一定に
保っている。

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
＝０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の時よりもθ
＝π/2の時の方がトルク感度が大きくなっているが、理
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
を行なうことが可能である。

磁気センサとフライホイールとの間隔δ 次に、磁気センサ20とフライホイール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のトルク検出感度と
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12
は、回転時に軸方向に向け±0.05mm変位し、従って間隔
δはこの変位量±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
合いでセンサ20とフライホイール12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）の軸方向変位量が小さい場合に
は、磁気センサ20とフライホイール12側面との間隔δを
小さく設定し、トルク検出感度を揚げることが好まし
い。

回転円盤の磁性材料 次にトルク測定に用いる回転円盤、すなわち実施例にお
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、本実施例においては、第11図に示すごとくフ
ライホイール12の側面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する磁気センサ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12の
側面の表面に軟質高磁歪材料としてアモルファス2605C0
を用い40μｍ厚の台形状に形成された30枚の薄板片40を
高温用エポキシ系接着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。

ここにおいて薄板片40の張付け枚数を30枚としたのは次
理由による。

まずフライホイール12の回転数をｆとする。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
（Hz）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2f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に着
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の境界40aが磁気センサ20の前面を通過する
と、磁気センサ20からはこの境界40a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の張付け枚数をＮとすると、Nf（Hz）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
単に除去して磁気センサ20から本来のトルク信号を観測
するためには10倍以上の差を必要とする。すなわち、 Nf≧10（2f） 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片40の張付け枚
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
ンジンに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け枚
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、磁歪層30を形成する軟質高磁歪
材料としてアモルファス2605C0（Fe₆₇ CO₁₈ B₁₄ Si₁）
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、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アスを用いることも
可能であり、また、アモルファス以外に、一般の強磁性
金属結晶、例えばNi,50Ni−50Fe、13Al…Fe等を用いて
も良い。

また、前記実施例では、磁歪層38をフライホイール12の
側面に固着するために接着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38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。

補償回路 第12図には、ふたつの同一の特性を有するセンサによっ
て補償を行う補償回路の１例が示されている。

この際、フライホイール12内に発生する歪は、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。

本発明の特徴的事項のひとつは、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
き、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12
のトルク歪発生領域16の側面に第１の磁気センサ20aを
所定間隔で対向配置し、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の磁気センサ20bを所定間
隔で対向配置している。

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42b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
れた検出信号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、温度及び回転数の影響はフライホイール
12のトルク歪発生領域16とトルク歪非発生領域18におい
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
く信号以外に周囲温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18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20
a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
ことにより発生す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
号に基づき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のトルク歪
発生領域16とトルク歪非発生領域18との境界部分にリン
グ状の浅い溝50を設け、トルク非発生領域18内において
発生するトルク歪の影響を抑制している。

なお、このようなリング状の溝50を設ける変りに、この
溝50と同一の経路に沿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も同様の効果を得ることができ
る。

なお、前記実施例においては、トルク測定を行うために
使用する回転円盤として、フライホ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、前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機器
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。

特に、本発明によれば、回転円盤のトルク歪み発生領域
の側面上に軟質高磁歪材料から成る磁歪層を形成したた
め、伝達トルクのわりには、歪み量の少ない回転円盤を
用いても、発生磁歪量を所定以上のものとすることがで
き、高精度のトルク検出を行うことができる。

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、周囲温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実施例を
示す断面説明図、 第２図は前記実施例の正面図、 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図は前記第１図及び第２図に示すフライホイールの
取付け位置を示す説明図、 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図に示す磁気センサの取付け位置を示す説
明図、 第７図は磁気センサによって形成される磁束分布の説明
図、 第８図は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図に示す磁気センサの取付け角度θ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付け間隔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側面
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補償回路の説明
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……磁束検出要素 34……励磁コア 36……検出コア 38……磁歪層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島岡 敬一 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 竹内 正治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 武内 隆 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−209130（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−61731（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−9034（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルクを伝達する回転円盤の側面に軟質高
   磁歪材料からなる磁歪層を形成し、 前記磁歪層のトルク歪発生領域の側面に、励磁コイル及
   び磁束検出要素を含む第１の磁気センサを所定間隔で対
   向配置し、さらに前記磁歪層のトルク歪非発生領域の側
   面に、励磁コイル及び磁束検出要素を含む第２の磁気セ
   ンサを所定間隔で対向配置し、 前記第１の磁気センサ及び前記第２の磁気センサの各検
   出信号を演算処理することにより、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磁気歪みをも
   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。