JPH11248559A - トルク検出装置 - Google Patents
トルク検出装置Info
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- JPH11248559A JPH11248559A JP10047520A JP4752098A JPH11248559A JP H11248559 A JPH11248559 A JP H11248559A JP 10047520 A JP10047520 A JP 10047520A JP 4752098 A JP4752098 A JP 4752098A JP H11248559 A JPH11248559 A JP H11248559A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 構造が単純で強度的に強く、小型軽量化及び
コストダウンが可能で、高いフィーリング感が得られる
とともに、取り扱い及び調整が容易で移動用に適するト
ルク検出装置を提供すること。 【構成】 トルク伝達系においてトルクによって生じる
駆動部の反力を直接受ける磁性体２と、該磁性体２の磁
気特性の変化を利用して磁性体２に作用する反力Ｐをイ
ンダクタンス変化として取り出す検出コイル３を含んで
検出部（トルク検出装置）１を構成する。
コストダウンが可能で、高いフィーリング感が得られる
とともに、取り扱い及び調整が容易で移動用に適するト
ルク検出装置を提供すること。 【構成】 トルク伝達系においてトルクによって生じる
駆動部の反力を直接受ける磁性体２と、該磁性体２の磁
気特性の変化を利用して磁性体２に作用する反力Ｐをイ
ンダクタンス変化として取り出す検出コイル３を含んで
検出部（トルク検出装置）１を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トルクによって生
じる駆動部の荷重を直接受ける磁性体等の磁気特性の変
化をコイルのインダクタンス変化として取り出すことに
よってトルクを電磁気的に検出するトルク検出装置に関
する。
じる駆動部の荷重を直接受ける磁性体等の磁気特性の変
化をコイルのインダクタンス変化として取り出すことに
よってトルクを電磁気的に検出するトルク検出装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】回転トルクを検出する手段としては従来
からポテンショメータが知られている。このポテンショ
メータは、回転トルクによって生じる荷重による駆動部
の変位を電気抵抗の変化に変換し、この電気抵抗に伴う
電流（電圧）変化を検出することによってトルクを検出
するものである。
からポテンショメータが知られている。このポテンショ
メータは、回転トルクによって生じる荷重による駆動部
の変位を電気抵抗の変化に変換し、この電気抵抗に伴う
電流（電圧）変化を検出することによってトルクを検出
するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポテン
ショメータによるトルクの検出では駆動部の変位を伴う
ためにダイレクト感及びフィーリング性が悪く、又、駆
動部をスプリングによって弾性的に支持するためにトル
クの伝達損失が生じるとともに、ヒステリシスが大きい
という問題がある。
ショメータによるトルクの検出では駆動部の変位を伴う
ためにダイレクト感及びフィーリング性が悪く、又、駆
動部をスプリングによって弾性的に支持するためにトル
クの伝達損失が生じるとともに、ヒステリシスが大きい
という問題がある。
【０００４】又、ポテンショメータを用いたトルク検出
装置は構造が複雑化して小型軽量化には限界があり、コ
ストアップを免れないという問題があった。
装置は構造が複雑化して小型軽量化には限界があり、コ
ストアップを免れないという問題があった。
【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、構造が単純で強度的に強く、
小型軽量化及びコストダウンが可能で、高いフィーリン
グ感が得られるとともに、取り扱い及び調整が容易で移
動用に適するトルク検出装置を提供することにある。
で、その目的とする処は、構造が単純で強度的に強く、
小型軽量化及びコストダウンが可能で、高いフィーリン
グ感が得られるとともに、取り扱い及び調整が容易で移
動用に適するトルク検出装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、トルク伝達系においてトル
クによって生じる駆動部の反力を直接受ける磁性体と、
該磁性体の磁気特性の変化を利用して磁性体に作用する
反力をインダクタンス変化として取り出す検出コイルを
含んでトルク検出装置を構成したことを特徴とする。
め、請求項１記載の発明は、トルク伝達系においてトル
クによって生じる駆動部の反力を直接受ける磁性体と、
該磁性体の磁気特性の変化を利用して磁性体に作用する
反力をインダクタンス変化として取り出す検出コイルを
含んでトルク検出装置を構成したことを特徴とする。
【０００７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記反力による回転変位を伴わないことを
特徴とする。
明において、前記反力による回転変位を伴わないことを
特徴とする。
【０００８】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記反力を受ける箇所を複数設け、少なく
とも１箇所の磁気特性変化を検出することを特徴とす
る。
明において、前記反力を受ける箇所を複数設け、少なく
とも１箇所の磁気特性変化を検出することを特徴とす
る。
【０００９】請求項４記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記反力の大きさをリンク又はてこによっ
て増減させる反力調整機構を設けたことを特徴とする。
明において、前記反力の大きさをリンク又はてこによっ
て増減させる反力調整機構を設けたことを特徴とする。
【００１０】請求項５記載の発明は、請求項１記載の発
明において、前記磁性体は変位を伴わない圧電材料から
成る荷重検出素子で構成されることを特徴とする。
明において、前記磁性体は変位を伴わない圧電材料から
成る荷重検出素子で構成されることを特徴とする。
【００１１】従って、本発明によれば、トルクによって
生じる駆動部の反力を直接受ける磁性体の磁気特性の変
化を利用して該磁性体に作用する反力を検出コイルのイ
ンダクタンス変化として取り出すことによってトルクを
検出するようにしたため、装置の構造が単純化して高い
強度が得られ、小型軽量化及びコストダウンが可能とな
り、取り扱いが容易となって移動用に適したものとな
る。
生じる駆動部の反力を直接受ける磁性体の磁気特性の変
化を利用して該磁性体に作用する反力を検出コイルのイ
ンダクタンス変化として取り出すことによってトルクを
検出するようにしたため、装置の構造が単純化して高い
強度が得られ、小型軽量化及びコストダウンが可能とな
り、取り扱いが容易となって移動用に適したものとな
る。
【００１２】又、検出に変位を伴うことがないため、高
いダイレクト感とフィーリング性が得られ、調整が容易
となってヒステリシスを小さく抑えることができ、スプ
リング等を使用しないために高いトルク伝達効率を確保
することができる。
いダイレクト感とフィーリング性が得られ、調整が容易
となってヒステリシスを小さく抑えることができ、スプ
リング等を使用しないために高いトルク伝達効率を確保
することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
図面に基づいて説明する。
【００１４】＜実施の形態１＞図１は本発明の実施の形
態１に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図であ
る。
態１に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図であ
る。
【００１５】図１において、１は本発明に係るトルク検
出装置を構成する検出部であり、これは棒状の磁性体２
とその周囲に配された検出コイル３を磁性材料から成る
磁気シールドケース４内に収納して構成されている。こ
こで、磁性体２は、鉄系、鉄クロム系、鉄ニッケル系、
鉄コバルト系、純鉄、鉄ケイ素系、鉄アルミニウム系、
パーマロイ材等の磁性材料、軟磁性材料又は超磁歪材料
によって構成されている。
出装置を構成する検出部であり、これは棒状の磁性体２
とその周囲に配された検出コイル３を磁性材料から成る
磁気シールドケース４内に収納して構成されている。こ
こで、磁性体２は、鉄系、鉄クロム系、鉄ニッケル系、
鉄コバルト系、純鉄、鉄ケイ素系、鉄アルミニウム系、
パーマロイ材等の磁性材料、軟磁性材料又は超磁歪材料
によって構成されている。
【００１６】又、２０は遊星ギヤ機構であって、これは
回転軸２１に結着されたサンギヤ２２と、大径のリング
ギヤ２３及びサンギヤ２２とリングギヤ２３に噛合して
自転しながらサンギヤ２２の周りを公転する複数（図示
例では５個）の遊星ギヤ２４を含んで構成されている。
そして、リングギヤ２３からはアーム２５が接線方向に
一体に延出しており、該アーム２５の先端球形部２５ａ
は図示のように間に緩衝材５を介して検出部１の前記磁
性体２の上端部に当接している。尚、緩衝材５は磁気遮
断材を兼ねている。
回転軸２１に結着されたサンギヤ２２と、大径のリング
ギヤ２３及びサンギヤ２２とリングギヤ２３に噛合して
自転しながらサンギヤ２２の周りを公転する複数（図示
例では５個）の遊星ギヤ２４を含んで構成されている。
そして、リングギヤ２３からはアーム２５が接線方向に
一体に延出しており、該アーム２５の先端球形部２５ａ
は図示のように間に緩衝材５を介して検出部１の前記磁
性体２の上端部に当接している。尚、緩衝材５は磁気遮
断材を兼ねている。
【００１７】而して、回転軸２１が所定の速度で回転駆
動されると、その回転はサンギヤ２２を介して遊星ギヤ
２４に伝達されるが、リングギヤ２３から一体に延出す
るアーム２５はその先端球形部２５ａが検出部１の磁性
体２に当接しているためにリングギヤ２３は事実上固定
されて回転しない。従って、複数の遊星ギヤ２４は自転
しながらサンギヤ２２の周りを公転し、これらの遊星ギ
ヤ２４に取り付けられた不図示のキャリアが遊星ギヤ２
４と共に回転駆動される。
動されると、その回転はサンギヤ２２を介して遊星ギヤ
２４に伝達されるが、リングギヤ２３から一体に延出す
るアーム２５はその先端球形部２５ａが検出部１の磁性
体２に当接しているためにリングギヤ２３は事実上固定
されて回転しない。従って、複数の遊星ギヤ２４は自転
しながらサンギヤ２２の周りを公転し、これらの遊星ギ
ヤ２４に取り付けられた不図示のキャリアが遊星ギヤ２
４と共に回転駆動される。
【００１８】ところで、遊星ギヤ機構２０においては、
リングギヤ２３には回転軸２１から伝達されるトルクの
大きさに比例した反力Ｐが発生し、この反力Ｐは緩衝材
５を介して検出部１の磁性体２によって受けられるた
め、該磁性体２には軸方向に圧縮荷重Ｐが作用する。
リングギヤ２３には回転軸２１から伝達されるトルクの
大きさに比例した反力Ｐが発生し、この反力Ｐは緩衝材
５を介して検出部１の磁性体２によって受けられるた
め、該磁性体２には軸方向に圧縮荷重Ｐが作用する。
【００１９】上述のように検出部１の磁性体２に軸方向
の圧縮荷重Ｐが作用すると、磁歪効果によって磁性体２
の透磁率が減少してインダクタンス変化が生じ、このイ
ンダクタンス変化によって検出コイル３の両端の電圧Ｖ
が巻数比に比例して変化する。尚、磁歪効果は、超磁歪
材の場合は数１００〜数１０００ｐｐｍ、その他は１０
ｐｐｍ以下である。
の圧縮荷重Ｐが作用すると、磁歪効果によって磁性体２
の透磁率が減少してインダクタンス変化が生じ、このイ
ンダクタンス変化によって検出コイル３の両端の電圧Ｖ
が巻数比に比例して変化する。尚、磁歪効果は、超磁歪
材の場合は数１００〜数１０００ｐｐｍ、その他は１０
ｐｐｍ以下である。
【００２０】而して、上記検出コイル３の電圧変化Ｖは
不図示の信号処理回路に伝達され、信号処理回路は圧縮
荷重Ｐによって生じた検出コイル３の電圧変化Ｖを出力
信号として増幅処理し、出力信号は演算手段としての不
図示のＣＰＵに入力され、ＣＰＵは入力された出力信号
に基づいて回転軸２１から伝達されるトルクの大きさを
算出する。
不図示の信号処理回路に伝達され、信号処理回路は圧縮
荷重Ｐによって生じた検出コイル３の電圧変化Ｖを出力
信号として増幅処理し、出力信号は演算手段としての不
図示のＣＰＵに入力され、ＣＰＵは入力された出力信号
に基づいて回転軸２１から伝達されるトルクの大きさを
算出する。
【００２１】以上において、本実施の形態に係るトルク
検出装置は、トルクによって生じる反力（圧縮荷重）Ｐ
を直接受ける磁性体２の磁気特性の変化を利用して反力
Ｐを検出コイル２のインダクタンス変化として取り出す
ことによってトルクを検出するようにしたため、装置の
構造が単純化して高い強度が得られ、小型軽量化及びコ
ストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって移動
用に適したものとなる。
検出装置は、トルクによって生じる反力（圧縮荷重）Ｐ
を直接受ける磁性体２の磁気特性の変化を利用して反力
Ｐを検出コイル２のインダクタンス変化として取り出す
ことによってトルクを検出するようにしたため、装置の
構造が単純化して高い強度が得られ、小型軽量化及びコ
ストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって移動
用に適したものとなる。
【００２２】又、検出に変位を伴うことがないため、高
いダイレクト感とフィーリング性が得られ、調整が容易
となってヒステリシスを小さく抑えることができ、スプ
リング等を使用しないために高いトルク伝達効率を確保
することができる。
いダイレクト感とフィーリング性が得られ、調整が容易
となってヒステリシスを小さく抑えることができ、スプ
リング等を使用しないために高いトルク伝達効率を確保
することができる。
【００２３】更に、本発明に係るトルク検出装置の検出
部１においては、磁性体２と検出コイル３は磁気シール
ドケース４によって磁気的にシールドされているため、
検出結果が磁気的な影響を受けにくく、トルクを高精度
に検出することができる。
部１においては、磁性体２と検出コイル３は磁気シール
ドケース４によって磁気的にシールドされているため、
検出結果が磁気的な影響を受けにくく、トルクを高精度
に検出することができる。
【００２４】尚、本実施の形態においては検出コイル３
のみを用いたが、検出コイル３と磁気的に結合した励磁
コイルを併用しても良い（以下の実施の形態においても
同様である）。
のみを用いたが、検出コイル３と磁気的に結合した励磁
コイルを併用しても良い（以下の実施の形態においても
同様である）。
【００２５】又、図２に示すように、アーム２５の球形
部２５ａを挟んで検出部１とは反対側にボルト２６を配
し、このボルト２６によってアーム２５にプリセット荷
重を付与すれば、該アーム２５の振動を抑えることがで
きる。
部２５ａを挟んで検出部１とは反対側にボルト２６を配
し、このボルト２６によってアーム２５にプリセット荷
重を付与すれば、該アーム２５の振動を抑えることがで
きる。
【００２６】＜実施の形態２＞次に、本発明の実施の形
態２を図３に基づいて説明する。尚、図３は本実施の形
態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図であ
り、本図においては図１に示したと同一要素には同一符
号を付しており、以下、それらについての説明は省略す
る。
態２を図３に基づいて説明する。尚、図３は本実施の形
態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図であ
り、本図においては図１に示したと同一要素には同一符
号を付しており、以下、それらについての説明は省略す
る。
【００２７】本実施の形態では、遊星ギヤ機構２０のア
ーム２５の球形部２５ａを挟んでこれの上下に検出部１
１，１をそれぞれ配したものであって、両検出装置１
１，１の各磁性体１２，２にはボルト２６によってプリ
セット荷重が付与されている。尚、上側の検出部１１は
磁性体１２とその周囲に配された検出コイル１３を磁性
材料から成る磁気シールドケース１４内に収納して構成
されており、磁性体１２は緩衝材５を介してアーム２５
の球形部２５ａに当接している。
ーム２５の球形部２５ａを挟んでこれの上下に検出部１
１，１をそれぞれ配したものであって、両検出装置１
１，１の各磁性体１２，２にはボルト２６によってプリ
セット荷重が付与されている。尚、上側の検出部１１は
磁性体１２とその周囲に配された検出コイル１３を磁性
材料から成る磁気シールドケース１４内に収納して構成
されており、磁性体１２は緩衝材５を介してアーム２５
の球形部２５ａに当接している。
【００２８】而して、回転軸２１の回転が遊星ギヤ機構
２０によって不図示のキャリアに伝達される過程におい
てアーム２５から下側の検出部１の磁性体２に反力（圧
縮荷重）が作用すると、該磁性体２には大きな圧縮力が
作用し、上側の検出部１１の磁性体１２に作用する圧縮
力は小さくなるため、各検出部１，１１の検出コイル
３，１３におけるインダクタンス変化に差が生じ、この
インダクタンス変化の差によって各検出コイル３，１３
発生する電圧Ｖ１，Ｖ２も互いに異なる値を示す。
２０によって不図示のキャリアに伝達される過程におい
てアーム２５から下側の検出部１の磁性体２に反力（圧
縮荷重）が作用すると、該磁性体２には大きな圧縮力が
作用し、上側の検出部１１の磁性体１２に作用する圧縮
力は小さくなるため、各検出部１，１１の検出コイル
３，１３におけるインダクタンス変化に差が生じ、この
インダクタンス変化の差によって各検出コイル３，１３
発生する電圧Ｖ１，Ｖ２も互いに異なる値を示す。
【００２９】ところで、各検出コイル３，１３に発生す
る電圧Ｖ１，Ｖ２は環境条件（温度や湿度）等の影響を
受けるが、本実施の形態に係るトルク検出装置において
は、電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ１−Ｖ２）を差動出力ΔＶ
として検出することによってトルク検出の感度を高める
ことができるとともに、環境条件等の影響を受けること
なくトルクを高精度に検出することができる。
る電圧Ｖ１，Ｖ２は環境条件（温度や湿度）等の影響を
受けるが、本実施の形態に係るトルク検出装置において
は、電圧Ｖ１，Ｖ２の差（Ｖ１−Ｖ２）を差動出力ΔＶ
として検出することによってトルク検出の感度を高める
ことができるとともに、環境条件等の影響を受けること
なくトルクを高精度に検出することができる。
【００３０】その他、本実施の形態においても前記実施
の形態１と同様の効果が得られるが、高精度であるため
に増幅率を大きく取ることが可能となり、磁性体２，１
２として高価な超磁歪材料の代わりに安価な汎用材料を
使用することができるため、トルク検出装置の一層のコ
ストダウンを図ることができる。
の形態１と同様の効果が得られるが、高精度であるため
に増幅率を大きく取ることが可能となり、磁性体２，１
２として高価な超磁歪材料の代わりに安価な汎用材料を
使用することができるため、トルク検出装置の一層のコ
ストダウンを図ることができる。
【００３１】尚、図４に示すように一体化された１つの
磁気シールドケース４内に磁性体２，１２と検出コイル
３，１３を収納しても良く、或は図５に示すように１つ
の磁性体２の中間部にアーム２５の端部球形部２５ａを
連結しても良い。このように構成することによって、ト
ルク検出装置を一層小型軽量化することができ、部品点
数とコストを削減することができる。
磁気シールドケース４内に磁性体２，１２と検出コイル
３，１３を収納しても良く、或は図５に示すように１つ
の磁性体２の中間部にアーム２５の端部球形部２５ａを
連結しても良い。このように構成することによって、ト
ルク検出装置を一層小型軽量化することができ、部品点
数とコストを削減することができる。
【００３２】＜実施の形態３＞次に、本発明の実施の形
態３を図６に基づいて説明する。尚、図６は本実施の形
態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図であ
り、本図においても図１において示したと同一要素には
同一符号を付している。
態３を図６に基づいて説明する。尚、図６は本実施の形
態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図であ
り、本図においても図１において示したと同一要素には
同一符号を付している。
【００３３】本実施の形態においては、遊星ギヤ機構２
０のアーム２５をトルク検出装置の磁性体として兼用し
ており、トルク検出装置の検出部１は磁性体としてのア
ーム２５とこれの周囲に配された検出コイル３及び該検
出コイル３を収納する磁気シールドケース４によって構
成されている。
０のアーム２５をトルク検出装置の磁性体として兼用し
ており、トルク検出装置の検出部１は磁性体としてのア
ーム２５とこれの周囲に配された検出コイル３及び該検
出コイル３を収納する磁気シールドケース４によって構
成されている。
【００３４】而して、アーム２５の球形部２５ａは固定
されており、アーム２５に作用する反力によって該アー
ム２５が変形してこれに歪が発生すると、この歪に応じ
て該アーム２５の透磁率が変化して検出コイル３のイン
ダクタンス変化が発生し、このインダクタンス変化によ
って検出コイル３に電圧が生じるため、前記と同様に回
転軸２１から伝達されるトルクが検出され、本実施の形
態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られ
る。
されており、アーム２５に作用する反力によって該アー
ム２５が変形してこれに歪が発生すると、この歪に応じ
て該アーム２５の透磁率が変化して検出コイル３のイン
ダクタンス変化が発生し、このインダクタンス変化によ
って検出コイル３に電圧が生じるため、前記と同様に回
転軸２１から伝達されるトルクが検出され、本実施の形
態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られ
る。
【００３５】尚、図７に示すようにアーム２５を平行な
二股状とし、或は図８に示すように所定角度αを有する
二股状としてそれぞれに検出コイル３，１３を配置すれ
ば、反力によって一方２５Ａには圧縮力が作用し、他方
２５Ｂには引張力が作用するため、前記実施の形態２と
同様に差動検出が可能となり、トルク検出精度を高める
ことができる。
二股状とし、或は図８に示すように所定角度αを有する
二股状としてそれぞれに検出コイル３，１３を配置すれ
ば、反力によって一方２５Ａには圧縮力が作用し、他方
２５Ｂには引張力が作用するため、前記実施の形態２と
同様に差動検出が可能となり、トルク検出精度を高める
ことができる。
【００３６】又、図９に示すように、磁性体として機能
するアーム２５の近傍に変位を伴わない磁性材料のコア
及びコイルから成る非接触型の荷重検出素子７と検出コ
イル３を配してトルクによって発生するアーム２５の磁
気特性の変化を非接触で検出するようにしても良い。
するアーム２５の近傍に変位を伴わない磁性材料のコア
及びコイルから成る非接触型の荷重検出素子７と検出コ
イル３を配してトルクによって発生するアーム２５の磁
気特性の変化を非接触で検出するようにしても良い。
【００３７】＜実施の形態４＞次に、本発明の実施の形
態４を図１０及び図１１に基づいて説明する。尚、図１
０及び図１１は本実施の形態に係るトルク検出装置の基
本構成図である。
態４を図１０及び図１１に基づいて説明する。尚、図１
０及び図１１は本実施の形態に係るトルク検出装置の基
本構成図である。
【００３８】図１０に示す例では、遊星ギヤ機構２０に
おいて反力を受けるリングギヤ２３をトルク検出装置の
磁性体として構成し、その外周に固定部２３ａを設け、
固定部２３ａ部分に検出コイル３を配してこれらを磁気
シールドケース４で覆って検出部１としている。
おいて反力を受けるリングギヤ２３をトルク検出装置の
磁性体として構成し、その外周に固定部２３ａを設け、
固定部２３ａ部分に検出コイル３を配してこれらを磁気
シールドケース４で覆って検出部１としている。
【００３９】而して、遊星ギヤ機構２０においてリング
ギヤ２３の固定部２３ａに作用する反力によって該固定
部２３ａの透磁率が変化して検出コイル３のインダクタ
ンス変化が発生し、このインダクタンス変化によって検
出コイル３に電圧変化が生じるため、前記と同様に回転
軸２１から伝達されるトルクが検出され、本実施の形態
においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
ギヤ２３の固定部２３ａに作用する反力によって該固定
部２３ａの透磁率が変化して検出コイル３のインダクタ
ンス変化が発生し、このインダクタンス変化によって検
出コイル３に電圧変化が生じるため、前記と同様に回転
軸２１から伝達されるトルクが検出され、本実施の形態
においても前記実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４０】又、図１１に示す例では、固定部２３ａの
代わりに、ケースに固定されたストッパ１００を用いて
おり、効果は同様である。更に、各検出コイル３に発生
する電圧の変化は固定部２３ａ又はストッパ１００の前
後で異なるため、各検出コイル３に発生する電圧の差分
を検出することによって回転軸２１によって伝達される
トルクを高精度に検出することができる。
代わりに、ケースに固定されたストッパ１００を用いて
おり、効果は同様である。更に、各検出コイル３に発生
する電圧の変化は固定部２３ａ又はストッパ１００の前
後で異なるため、各検出コイル３に発生する電圧の差分
を検出することによって回転軸２１によって伝達される
トルクを高精度に検出することができる。
【００４１】尚、図１２に示すようにリングギヤ２３の
一部に固定部２３ａを設け、該固定部２３ａを挟んでリ
ングギヤ２３の周囲に図９に示したと同様の非接触型の
荷重検出素子７を配置すれば、リングギヤ２３に作用す
る反力によって固定部２３ａを境として一方の領域には
圧縮力が作用し、他方の領域には引張力が作用するた
め、各検出コイル３に発生する電圧の差分を検出するこ
とによって回転軸２１によって伝達されるトルクを高精
度に検出することができる。
一部に固定部２３ａを設け、該固定部２３ａを挟んでリ
ングギヤ２３の周囲に図９に示したと同様の非接触型の
荷重検出素子７を配置すれば、リングギヤ２３に作用す
る反力によって固定部２３ａを境として一方の領域には
圧縮力が作用し、他方の領域には引張力が作用するた
め、各検出コイル３に発生する電圧の差分を検出するこ
とによって回転軸２１によって伝達されるトルクを高精
度に検出することができる。
【００４２】＜実施の形態５＞次に、本発明の実施の形
態５を図１３に基づいて説明する。尚、図１３は本実施
の形態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図で
ある。
態５を図１３に基づいて説明する。尚、図１３は本実施
の形態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図で
ある。
【００４３】本実施の形態においては、遊星ギヤ機構２
０のリングギヤ２３に発生する反力によってアーム２５
の球形部２５ａに作用する荷重Ｐをプレート８を介して
２つの検出部１で分散して受けるようにしたものであ
る。尚、図１３に示す各検出部１において、２は磁性
体、３は検出コイル、４は磁気シールドケース、５は緩
衝材である。
０のリングギヤ２３に発生する反力によってアーム２５
の球形部２５ａに作用する荷重Ｐをプレート８を介して
２つの検出部１で分散して受けるようにしたものであ
る。尚、図１３に示す各検出部１において、２は磁性
体、３は検出コイル、４は磁気シールドケース、５は緩
衝材である。
【００４４】而して、本実施の形態によれば、前記実施
の形態１と同様の効果が得られる他、各検出部１の磁性
体２に作用する荷重の大きさを半減させることができる
ために該磁性体２の強度と感度の調整が可能となるとと
もに、磁性体２として小径のものを使用することができ
るために励磁周波数を上げて感度と応答性を高めること
ができ、更には材料費を削減してコストダウンを図るこ
とができるという効果が得られる。
の形態１と同様の効果が得られる他、各検出部１の磁性
体２に作用する荷重の大きさを半減させることができる
ために該磁性体２の強度と感度の調整が可能となるとと
もに、磁性体２として小径のものを使用することができ
るために励磁周波数を上げて感度と応答性を高めること
ができ、更には材料費を削減してコストダウンを図るこ
とができるという効果が得られる。
【００４５】尚、図１４に示すように、アーム２５の球
形部２５ａに作用する荷重Ｐをプレート８を介して複数
の固定部材９と１つの検出部１によって受けるようにす
れば、検出部１の磁性体２に作用する荷重を更に軽減す
ることができる。
形部２５ａに作用する荷重Ｐをプレート８を介して複数
の固定部材９と１つの検出部１によって受けるようにす
れば、検出部１の磁性体２に作用する荷重を更に軽減す
ることができる。
【００４６】＜実施の形態６＞次に、本発明の実施の形
態６を図１５に基づいて説明する。尚、図１５は本実施
の形態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図で
あり、本図においては図１３及び図１４に示したと同一
要素には同一符号を付している。
態６を図１５に基づいて説明する。尚、図１５は本実施
の形態に係るトルク検出装置の基本構成を示す断面図で
あり、本図においては図１３及び図１４に示したと同一
要素には同一符号を付している。
【００４７】本実施の形態では、遊星ギヤ機構２０のア
ーム２５の球形部２５ａに作用する荷重Ｐをリンク１０
によって分配して検出部１に受けさせるようにしてい
る。
ーム２５の球形部２５ａに作用する荷重Ｐをリンク１０
によって分配して検出部１に受けさせるようにしてい
る。
【００４８】ここで、リンク１０はその一端が軸２７に
よって回動可能に枢着されており、軸には荷重Ｐ１が作
用し、検出部１の磁性体２には荷重Ｐ２が作用するもの
とすれば、力の釣合から次式が成立する。
よって回動可能に枢着されており、軸には荷重Ｐ１が作
用し、検出部１の磁性体２には荷重Ｐ２が作用するもの
とすれば、力の釣合から次式が成立する。
【００４９】 Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２ … （１） 又、荷重Ｐの作用点から荷重Ｐ１，Ｐ２の作用点までの
距離を図示のようにそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、荷重
Ｐの作用点周りのモーメントの釣合から次式が成立す
る。
距離を図示のようにそれぞれＬ１，Ｌ２とすると、荷重
Ｐの作用点周りのモーメントの釣合から次式が成立す
る。
【００５０】 Ｐ１・Ｌ１＝Ｐ２・Ｌ２ … （２） 上記（１），（２）式より荷重Ｐは荷重Ｐ２及びＬ１，
Ｌ２を用いて次式によって求められる。
Ｌ２を用いて次式によって求められる。
【００５１】 Ｐ＝（Ｌ１＋Ｌ２）Ｐ２／Ｌ１ … （３） 従って、検出部１に作用する荷重Ｐ２を検出すれば荷重
Ｐが上記（３）式によって求められるため、トルクＴを
次式によって算出することができる。
Ｐが上記（３）式によって求められるため、トルクＴを
次式によって算出することができる。
【００５２】 Ｔ＝Ｐ・ｒ … （４） ここに、ｒ：回転軸２１の中心から荷重Ｐの作用点まで
の距離従って、本実施の形態によれば、検出部１に作用
する荷重Ｐ２を任意に増減させることができる。
の距離従って、本実施の形態によれば、検出部１に作用
する荷重Ｐ２を任意に増減させることができる。
【００５３】＜応用例＞次に、本発明に係るトルク検出
装置の応用例を図１６及び図１７に基づいて説明する。
尚、図１６は電動自転車の側面図、図１７は同電動自転
車のトルク検出部の断面図である。
装置の応用例を図１６及び図１７に基づいて説明する。
尚、図１６は電動自転車の側面図、図１７は同電動自転
車のトルク検出部の断面図である。
【００５４】先ず、図１６に示す電動自転車３０の概略
構成について説明する。
構成について説明する。
【００５５】電動自転車３０において、３１はハンド
ル、３２は前輪、３３はダウンチューブ、３４はシート
チューブ、３５はシート（サドル）、３６は後輪、３７
はホイールスプロケットであり、車体の略中央下部には
パワーユニット３８が配設されている。
ル、３２は前輪、３３はダウンチューブ、３４はシート
チューブ、３５はシート（サドル）、３６は後輪、３７
はホイールスプロケットであり、車体の略中央下部には
パワーユニット３８が配設されている。
【００５６】上記パワーユニット３８は、人力による駆
動系と電動モータ３９による補助動力系を並設して構成
され、乗員の人力（踏力）と補助動力を合成して出力す
るものであって、これにはクランク軸４０が回転自在に
支承されている。そして、クランク軸４０の左右にはク
ランク４１が取り付けられており、各クランク４１の端
部にはペダル４２が回転自在に軸支されている。尚、パ
ワーユニット３８には、人力によってクランク軸４０に
入力されるトルクの大きさに応じて電動モータ３９の出
力（補助動力）を制御するためのコントローラ４３が設
けられている。
動系と電動モータ３９による補助動力系を並設して構成
され、乗員の人力（踏力）と補助動力を合成して出力す
るものであって、これにはクランク軸４０が回転自在に
支承されている。そして、クランク軸４０の左右にはク
ランク４１が取り付けられており、各クランク４１の端
部にはペダル４２が回転自在に軸支されている。尚、パ
ワーユニット３８には、人力によってクランク軸４０に
入力されるトルクの大きさに応じて電動モータ３９の出
力（補助動力）を制御するためのコントローラ４３が設
けられている。
【００５７】又、前記シート３５の下方であって、シー
トチューブ３４と後輪３６とで囲まれる空間にはバッテ
リボックス４４が着脱可能に装着されており、このバッ
テリボックス４４内にはシュリンクパックされた複数の
単電池で構成される不図示のＮｉ−Ｃｄバッテリが収納
されている。
トチューブ３４と後輪３６とで囲まれる空間にはバッテ
リボックス４４が着脱可能に装着されており、このバッ
テリボックス４４内にはシュリンクパックされた複数の
単電池で構成される不図示のＮｉ−Ｃｄバッテリが収納
されている。
【００５８】而して、乗員がペダル４２を漕いでクラン
ク軸４０を回転駆動すると、このクランク軸４０に入力
されるトルクが図１７に示すトルク検出装置によって検
出され、前述のようにコントローラ４３は検出されたト
ルクの大きさに応じて電動モータ３９の出力（補助動
力）を制御する。従って、パワーユニット３８において
は人力とこれに比例する補助動力が合力されて不図示の
チェーンを介してホイールスプロケット３７に伝達さ
れ、該ホイールスプロケット３７と後輪３６が回転駆動
されるため、電動自転車３０は人力とこれに比例した補
助動力によって走行する。
ク軸４０を回転駆動すると、このクランク軸４０に入力
されるトルクが図１７に示すトルク検出装置によって検
出され、前述のようにコントローラ４３は検出されたト
ルクの大きさに応じて電動モータ３９の出力（補助動
力）を制御する。従って、パワーユニット３８において
は人力とこれに比例する補助動力が合力されて不図示の
チェーンを介してホイールスプロケット３７に伝達さ
れ、該ホイールスプロケット３７と後輪３６が回転駆動
されるため、電動自転車３０は人力とこれに比例した補
助動力によって走行する。
【００５９】ところで、乗員によってクランク軸４０に
入力されるトルクは実施の形態１と同様のトルク検出装
置によって検出される。
入力されるトルクは実施の形態１と同様のトルク検出装
置によって検出される。
【００６０】即ち、図１７において、４５はパワーユニ
ットのハウジング、２５は遊星ギヤ機構の不図示のリン
グギヤに結着されたアームであり、その先端部はローラ
４６及び緩衝材５を介してトルク検出装置の検出部１を
構成する磁性体２に当接している。尚、検出部１は、棒
状の磁性体２とその周囲に配された検出コイル３を磁性
材料から成る磁気シールドケース４内に収納して構成さ
れている。
ットのハウジング、２５は遊星ギヤ機構の不図示のリン
グギヤに結着されたアームであり、その先端部はローラ
４６及び緩衝材５を介してトルク検出装置の検出部１を
構成する磁性体２に当接している。尚、検出部１は、棒
状の磁性体２とその周囲に配された検出コイル３を磁性
材料から成る磁気シールドケース４内に収納して構成さ
れている。
【００６１】而して、遊星ギヤ機構のリングギヤにはク
ランク軸４０から伝達されるトルクの大きさに比例した
反力が発生し、この反力はローラ４６及び緩衝材５を介
して検出部１の磁性体２によって受けられるため、該磁
性体２には軸方向に圧縮荷重が作用するが、この圧縮荷
重によって生じた検出コイル３の電圧変化は出力信号と
して前記コントローラ４３（図１６参照）に入力され
る。すると、コントローラ４３は入力された検出信号に
基づいて伝達トルクの大きさを算出し、前述のようにト
ルクの大きさに応じて電動モータ３９の出力（補助動
力）を制御する。
ランク軸４０から伝達されるトルクの大きさに比例した
反力が発生し、この反力はローラ４６及び緩衝材５を介
して検出部１の磁性体２によって受けられるため、該磁
性体２には軸方向に圧縮荷重が作用するが、この圧縮荷
重によって生じた検出コイル３の電圧変化は出力信号と
して前記コントローラ４３（図１６参照）に入力され
る。すると、コントローラ４３は入力された検出信号に
基づいて伝達トルクの大きさを算出し、前述のようにト
ルクの大きさに応じて電動モータ３９の出力（補助動
力）を制御する。
【００６２】尚、図１８に示すように、ハウジング４５
の上面に螺着されたボルト２６によってアーム２５にプ
リセット荷重を付与すれば、該アーム２５の振動を抑え
ることができる。
の上面に螺着されたボルト２６によってアーム２５にプ
リセット荷重を付与すれば、該アーム２５の振動を抑え
ることができる。
【００６３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、トルクによって生じる駆動部の反力を直接受け
る磁性体の磁気特性の変化を利用して該磁性体に作用す
る反力を検出コイルのインダクタンス変化として取り出
すことによってトルクを検出するようにしたため、装置
の構造が単純化して高い強度が得られ、小型軽量化及び
コストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって移
動用に適したものとなる。
よれば、トルクによって生じる駆動部の反力を直接受け
る磁性体の磁気特性の変化を利用して該磁性体に作用す
る反力を検出コイルのインダクタンス変化として取り出
すことによってトルクを検出するようにしたため、装置
の構造が単純化して高い強度が得られ、小型軽量化及び
コストダウンが可能となり、取り扱いが容易となって移
動用に適したものとなる。
【００６４】又、本発明によれば、検出に変位を伴うこ
とがないため、高いダイレクト感とフィーリング性が得
られ、調整が容易となってヒステリシスを小さく抑える
ことができ、スプリング等を使用しないために高いトル
ク伝達効率を確保することができる。
とがないため、高いダイレクト感とフィーリング性が得
られ、調整が容易となってヒステリシスを小さく抑える
ことができ、スプリング等を使用しないために高いトル
ク伝達効率を確保することができる。
【図１】本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置の
基本構成を示す断面図である。
基本構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るトルク検出装置の
変形例を示す断面図である。
変形例を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置の
基本構成を示す断面図である。
基本構成を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置の
変形例を示す断面図である。
変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るトルク検出装置の
変形例を示す断面図である。
変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置の
基本構成を示す断面図である。
基本構成を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置の
変形例を示す図である。
変形例を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置の
変形例を示す図である。
変形例を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係るトルク検出装置の
変形例を示す図である。
変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係るトルク検出装置
の基本構成図である。
の基本構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係るトルク検出装置
の基本構成図である。
の基本構成図である。
【図１２】本発明の実施の形態４に係るトルク検出装置
の変形例を示す基本構成図である。
の変形例を示す基本構成図である。
【図１３】本発明の実施の形態５に係るトルク検出装置
の基本構成を示す断面図である。
の基本構成を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係るトルク検出装置
の変形例を示す断面図である。
の変形例を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態６に係るトルク検出装置
の基本構成を示す断面図である。
の基本構成を示す断面図である。
【図１６】本発明に係るトルク検出装置の応用例を示す
電動自転車の側面図である。
電動自転車の側面図である。
【図１７】本発明に係るトルク検出装置の応用例を示す
電動自転車のトルク検出部の断面図である。
電動自転車のトルク検出部の断面図である。
【図１８】本発明に係るトルク検出装置の応用例を示す
電動自転車のトルク検出部の変形例を示す断面図であ
る。
電動自転車のトルク検出部の変形例を示す断面図であ
る。
１，１１ 検出部 ２，１２ 磁性体 ３，１３ 検出コイル ４，１４ 磁気シールドケース ５，１５ 緩衝材 ７ 荷重検出素子 １０ リンク
Claims (5)
- 【請求項１】 トルク伝達系においてトルクによって生
じる駆動部の反力を直接受ける磁性体と、該磁性体の磁
気特性の変化を利用して磁性体に作用する反力をインダ
クタンス変化として取り出す検出コイルを含んで構成さ
れることを特徴とするトルク検出装置。 - 【請求項２】 前記反力による回転変位を伴わないこと
を特徴とする請求項１記載のトルク検出装置。 - 【請求項３】 前記反力を受ける箇所を複数設け、少な
くとも１箇所の磁気特性変化を検出することを特徴とす
る請求項１記載のトルク検出装置。 - 【請求項４】 前記反力の大きさをリンク又はてこによ
って増減させる反力調整機構を設けたことを特徴とする
請求項１記載のトルク検出装置。 - 【請求項５】 前記磁性体は変位を伴わない圧電材料か
ら成る荷重検出素子で構成されることを特徴とする請求
項１記載のトルク検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10047520A JPH11248559A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | トルク検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10047520A JPH11248559A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | トルク検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248559A true JPH11248559A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12777400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10047520A Pending JPH11248559A (ja) | 1998-02-27 | 1998-02-27 | トルク検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248559A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7320251B2 (en) | 2004-06-07 | 2008-01-22 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Load detector and transport equipment including the same |
| EP2436949A1 (de) * | 2010-09-29 | 2012-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Planetengetriebe für eine Windkraftanlage oder industrielle Anwendungen |
| JP2016057242A (ja) * | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 株式会社東日製作所 | トルク検出装置 |
| US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870136A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | トルク検出器 |
| JPH01131133U (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-06 | ||
| JPH07196071A (ja) * | 1994-01-06 | 1995-08-01 | Secoh Giken Inc | 回転トルク検出装置及びこれを使用した電動自転車 |
-
1998
- 1998-02-27 JP JP10047520A patent/JPH11248559A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5870136A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Mitsubishi Electric Corp | トルク検出器 |
| JPH01131133U (ja) * | 1988-02-29 | 1989-09-06 | ||
| JPH07196071A (ja) * | 1994-01-06 | 1995-08-01 | Secoh Giken Inc | 回転トルク検出装置及びこれを使用した電動自転車 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7320251B2 (en) | 2004-06-07 | 2008-01-22 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Load detector and transport equipment including the same |
| EP2436949A1 (de) * | 2010-09-29 | 2012-04-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Planetengetriebe für eine Windkraftanlage oder industrielle Anwendungen |
| US9784627B2 (en) | 2013-11-27 | 2017-10-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Load sensor, load detector including load sensor, and method for detecting load |
| JP2016057242A (ja) * | 2014-09-12 | 2016-04-21 | 株式会社東日製作所 | トルク検出装置 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
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|
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|
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