JPS6079241A - トルク検出装置 - 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） 本発明は磁歪式の１−ルク検出装置直に係り、特に耐久
性が良好て゛、安定かつ高い検出感度の１＋１られるｌ
・ルク検出装置に関りる。

（発明の背岨） 被測定軸、例えば回転軸や固定軸に！・ルクを加えノこ
場合、軸素（５４のｄ〒みが被測定軸の中心部Ｊリーム
１１１１１１表面部におい−Ｃ人きくなることがλ１１
られでいる。

イこで、磁歪式のトルク（σ）出装置Ｆｆを用いで被測
定軸に加えられた［・ルクを検出り−るに（，１、励磁
１イルから翔けられる磁束を４「るべく被測定軸の軸表
面すな４つら人ぎイｙ歪みの生ずる部分ｔ、、、隼中さ
集中ることが好）１、しい１゜ そして、従来、被測定軸の軸表面部に磁束を集中さ１４
Ｔがらトルクを検出りるトルク検出り法とし−Ｃは、例
えば１シ１公ｌＩｊイ５２−１　／９８５尼公付ズに示
されるものが知られている。

このツノθ、は、被測定軸の軸表面部に磁歪４Ａ　１’
ｉｌの被膜層を電気メッキ、溶融浸）（！ｉメツ１、金
１１八治り・１法もしくは真空蒸谷ｑににっ−Ｃ形成し
、ｌｃｌ＋　（イ、Ｌ１イルからの磁束を被測定軸の軸
表面部の磁：１ズ月旧に束中さけるようにし１３（プの
ひある。

しかしながら、このように構成された１〜ルク検出方法
にあっては、被測定軸の外周に５′？、杆月￥１１の被
膜が積層された構成とな−）−乙、１３す、被測定軸と
被膜層どの界面にｄ３いて異種月１′８１間七が密着し
、ぞの密若強度にＪ、っ−Ｃ被１１％）層が保護される
構成とな一ンている。

ぞのため、検出器の使用される環」３工の温度変化が大
きいどか、被測定軸自体の温度変化が大きい状況で長時
間使用されると、被測定軸と被膜の熱膜；１μ係数の差
によって被ｌｌｑ層が被測定軸外表面から剥離、ｎ；１
落し易いという問題かある。

また、［・ルク変動の人さな状況Ｔ′（゛使用りる場合
には、被測定ｌｌ１１１１と被■！、！層の弾竹眸′の
違いからμ／υｎ応力が界面部に作用しく−１−＼ゝ）
（，１つ長時間の使用ニにり被膜が剥１４１１１．１１
））落し易いという！＋１１　＋：ｉｉがｃｌうる。

このにう４に状況の下にあ−）−Ｃ−１特に、自動中の
−１−ンジントルクの検出にＪ３いては、ｒ：ｉＡ度変
化ど１ヘルク変動が１Ｍｉめて人さく、上）ホした装量
ににっ（長）Ｉｌ１間ｉこわ１Ｊる安定で＾い検出感度
を１１１１□保することが極めて困９８であっＩＪ。

（発明の目的） 本発明は、トルクの１１１１λられｌこ被１１ｔｌｌ定
輔に形成された磁歪（Ａ利の剥自１１等が牛じテＩｆ、
　＜　、　１Ｉｉｌ久（１，１，７，＋ｊゆれ、かつ安
定で商い検出器１すの１［１ら１１るトルク（Ｑ？出装
置の提供を［１的どＪる。

（発明の１８成） 」−記［１的を達成覆るために本発明（，１，１４々測
定軸の軸表面部に高透磁１７ｉｉ’）　１段を形成し、
この高速（（）ｋ率薄膜を磁路の〜部ど−りる）且気回
路を高速１１！口”ｔ”？、’）膜の近傍に配置し、更
に前記高透磁二ｔ’　ＲＶ膜を通る磁束の磁歪成分を検
出りる検出器を配’１３−ｉＪるどともに、前１′ｉこ
畠透磁捧２簿膜十に非）住性保訛１１９を、前記高透磁
率薄１シ）か前１．【］被測定軸に同省。されるよ−）
に被覆し１．ニジの″（゛（ｌりる。

（実施例の説明） 以−ト本発明の一実ｆＩｌ！！例を添付図面を用い（’
　ｉ’Ｔ細に説明する。

第１図は本発明の１〜ルク検出駅首の一実施例を示づ１
以略断面図である。

同図においＣ，鉄鋼等から４ｊる被測定軸１の軸表面部
には、磁歪膜２が形成されている。

この磁歪膜２は、例えは鉄系（Ｆｅ−８ｉ−Ｂ系）のア
七ルフ１ス磁性合金からなり、イの合金融体を高速回転
環る円板外周へ）￥ｉしく一急冷りる方法で、約１０ｆ
１ｍの薄帯状に形成されたものを複数回巻いて形成され
一’ＣＡ３つ、高い透（鮭十を右し、か−）人込な磁気
歪み効果を右づ−るものて゛ある。

この磁歪膜２の外周には、ステンレスス升−ルからなる
薄帯を複数回巻いて’＋７る磁歪膜２より厚めのある昇
磁＋ｔ１保護１’、！　３が形成され−（いる、。

非磁性保護膜３の両端部は、第２図に小づように、例え
ば電子ビーム４やレーリー−ビームが照ｑ４されること
により、Ｊｌ−磁竹保、１隻膜３　、１４ｔｉｉＴ５１
１！Ｊ　２おｊ、び被測定軸１が溶融合金化され″（一
体化されている。

そのため、（６歪膜２が被測定軸１に３Ｊ　ｌ、−’（
溶１５；されるどとムに、非磁性保護膜３に」ζ−）で
し−）かりと被覆固定される。ま１．：、溶接さ机−′
（いない）娃歪膜部分は非結晶状態が保ＩＪれでいる。

第３図は、上記の事項をイア、　Ｎｉｌ：　Ｊるための
実験どして、厚さ約２５μ１１の鉄系のノ′ｔルーツノ
・ス磁１ノ１合金５を鉄板６，７で・挾み、雷「ビーム
／ＩＣ溶接した結果を承り拡大断面図で゛ある。

これにＪ、ると、溶接ビード部分８の中央部分のア−し
ルファス磁＋１１合金λ；・帯が腸蝕液て゛黒化さ４′
シＣいるが、イの他の部分（よ腐口ｌｉ１されＪ’　Ｌ
’、−、７”トルク、・ス磁竹合金のまシ１τ・ｄりる
ことか判る。。

第１図に戻−）で、昇磁（’ｌ保調膜３のタト１７ｉ１
　Ｃ：１　にＬ、励磁＝＋イル９および検出−］イル１
０が／ｉいに密１８覆るように、か−）被測定ｉ１１＋
　１にり・１しＣ同軸的に配置され−Ｃいる。

励磁＝１イル９１１３Ｊ、び検出−ｌイル１０には、例
え（：「バー７１−１イ等の高い透シ銖５キア物１ｊ４
ｊから４Ｃる１−９１１が、被測定軸１に対して微小間
隔を隔ｕＣ被Ｕ１３れている。

次に１配置〜ルク検出１へ［占の勅１′１を説明Ｃ）’
＜＞　＋＋まず、所定の振幅Ｊ３まひ周波数の高周波゛
上流を励磁］イル９に流りど、励１４１７１イル９から
磁束が発生する。被測定軸１の軸表面部には＾い透磁率
の磁歪膜２があり、その」二にはス−ｉンレススブ−ル
↑４の非１１　（！ｌ保論膜３が配置角されているので
、第４図に示Ｊ」、・うに、］−り１１おＪ、びＥｅ１
↑膜２を）由る磁気回路が形成される。

ここて゛、時刻（にａ３いて検出＝］コイル０内を貞’
ｒｌｌ）りる磁束をφ（１）どし、］］■出−１イル１
の巻数をＮどりるど、検出コイル１０に牛ヂる誘導起゛
市力［二は、 Ｆ＝Ｎ　［ｄφ（＋、　）　／ｄ　１１　’］・・・（
１）で示される。

従って、１−ルクを検出Ｊべさ被測定１１’ｌ１１１に
ねじり１〜ルクが加わると、磁歪膜２にイ゛の■トみが
伝わつτ検出−コイル（３内を貫通子）る磁束が変化（
）、（１）式のｄφ（ｔ）／ｄｉが変化しで誘導起電力
「二が変化し、検出出力が１５１られる。

ぞして、このｊ、うｔこ１１１〜成された１−ルク検出
装冒は、被測定軸１に巻かれたアモルフノ・ス磁性合金
からなる薄い磁歪膜２が、非磁性保護膜３　Ｊ５よび被
測定軸１に一体的に溶接されるとともに、この磁歪膜２
より厚い非磁性保護膜３によ・）で磁歪膜２が拘束され
るので、温度変化や１〜ルク変動に対して′４）磁歪膜
２が被測定軸１から剥１ハ１１じたり１１；）落Ｊるこ
とがイ１くなる１、従−）て、機械的強庶力＼良θｒど
’、ｒ　Ｖ）耐久Ｉ１１が向］−Ｊる。１更に、゛市−
ｊ″−ビーム４　Ｗ　Ｑ）溶接１１．’ｌの熱の分／Ｉ
ｉがノ１゛倚切になり）−）λ　；’ｉ’；に（硅１゛
膜２か　定の１１１１１１ｉ力（ｌｌｌｌえられるので
、磁歪膜２の溶融、凝固り、１．１．：　？、ｒ　Ｉｌ
ｒｇ　ｆｉＩコ、収縮し広がらり゛に（イに中１１９２
の１ｃ）Ｉｔ２１’アしわの介／ｌ　′：ｑがなく、均
一て良りｊ′な浴′接をイシ））ことかｌ’ｌ　ｆｉＩ
とイｃる３゜ 更　に　ま　メこ　、ンｌ！７４１１１　定　１１１１
１＋　１　が　♀入　鋼　Ｉ　ｄリ　−）で）六　１１
餞　１、゛　ノ〕１小さく、高周波１”励ｆｌｉ−，１
イルりを励磁づると被測定１ｌｌｌｌ１１ニ隅東カ’ｒ
ｍ　ＶＪ　（Ｉｔ　＜、　１Ｊ、Ｊｌ　ｉ、ｉ＆　１！
ｌ保ｉ、！ｕ　ＩＩ’：；！　＋’、３がスう一ンレス
スチールからくべるのＣ゛、磁束がｌ妊ｇｉｆｊ膜２を
Ｍコ中して通り、ｌ１ｉ１．＋磁１（ル９からの磁気１
ネルギがイｊ効に検出１（ル１０１’、’　４！ｉ＋出
凸れる。フイのため、高い検出感度が得られるうえ、）
］光１１゛膜２がし−）かつと非磁性保護膜：３　＋’
＝　Ｊ、＝）て被測定軸３に押えイ」（）られるの（、
被測定１ｈ１１１のね１じね１〜ルクが正ｂｉｔに磁歪
膜２に伝わり、検出出力がｊ１１イ「どなる。

ところで、Ｌ　Ｗｅ実施例とはｂｙなり、接着剤（ゝ）
溶接にＪ、って上記アモルファス合金博帯を被測定軸に
固定した場合には、接着剤の塗ｒｌｉが不均一どなり易
＜−’ｒ−出力が安定しｆｆ１１　＜　、ねじり１〜ル
クの印加によ−）て剥１ｉ１１１が生じ易い。また、ノ
７モルファス磁Ｉ１１合金がその製造工程中の臨界冷却
速度に関係してｎ’ｊ　＜なって強度が低いことん＋　
＋ろ、甲にアーロルファス磁竹合金のＭ１帯を被測定軸
１の如く肉ルの人きいものに溶接づることは極めて困テ
１１Ｃある。

例えは、厚さ２５μｍのアモルフｊ・ス磁↑１合金薄帯
を厚さ２ｍｍ（Ｄ鉄板に電子ピー１１溶１名づる実験に
Ｊ、れは、加速電圧１　（’）ＯＫＶ、０．２−・・０
．３２■Δの溶接電流て゛は電子じ＝−ム■ネル−（゛
が♀大板に充分届かなかったし、？８接電流を０．にｍ
△以トにするど、鉄板のブｊが洛（〕で穴がりしてしＪ
゛）。

−１メこ、励）クシビ゛−へを走７１′ｒｔトｌ！【い
くど、う７しルノノ・ス磁性合金中薄帯に溶断が牛して
均一＜Ｗ溶接がで６　ｆｉい１．これは、ア［ルフノ７
ス磁ＩＩｉ合金が極めて薄いことと、Ｓｌ　＼ゝ）　１
３のＪ、うな１！１殊な成分をイ１づ−るので、溶接時
の溶解、凝固により膨張、収縮が起こり、しわが光４１
−Ｌ、　（ア土ルフノ・ス磁ｔ１１含金ａ帯ｑ１独ては
これらを抑制りることが田ｔ（１７，１ν）るためとと
えられる。

これに対して、本発明【まｊ”Ｅルソノ・ス肯↑１１含
金薄帯を用いても、その剥削等が４１り、良好かつ′η
定な溶接状態を１［することがｉｊｌ能Ｃ゛あり、負１
°ｉｌ’ｌｔン良好である。

本発明名の実効）にｊ、れぽ、励磁１（ル９（、−周’
ｄｌｌ数１（月＜　１−１ｚ　、　２０ｍＡのｌ高周波
電流を流シ（。

ノ、・右の回ｉ１１ム１〜ルク出力変１ヒをＲ１！、ｌ
べｌ、：どころ、第１〕図のような結果をＩｔ１だ。

なお、上述の実施例−ｘ゛ｌ；１．　Ｉ、ｌｉ千模膜２
．１、ツノＬルノ・・ス磁竹合金に限定されるもの（は
なく、他の磁、１・１ｊう）を用いイ）ことがｊｌ能’
Ｃｉｔりり、ノ１）イトＩ１１保護膜：３（、二あ、）
でもスｊンレススｆ−ルに限定されないが、これらの組
合せによっ゛（措成りるど、磁束の（社千膜２への集中
Ｉ衰を１！′＆めて検出出力を向１りる（、、、とが可
能でｄうり、作業性が良ｐ（ｃａりる。

更に、磁歪膜２　Ｊ３．Ｊ：び昇磁（’ｌイ＾訴・膜３
は、を回にＪ：　−＞て配置づる例に限らり゛、他の従
来公知の／ｉ法によって形成しても良い。

）１だ、検出−］コイルにあつ−てし、磁束を検出りる
従来公知のｆ段、例えはホール素子智を用いることが可
能であるし、励研：：Ｊイルど検出−Ｔ１イルの配置は
交叉配置型でも良い。

（発明の効宋） 以上説明したにうに、本発明の１−ルウ検出装置（、王
、被１１ｔｌｌ定軸に巻回形成された高透磁帯薄１１分
の剥１）ｉ１１智が牛じ叉１１　＜、８５度変化や１−
ルウ変動に対しでも耐久性が良りｒで、粘度の良い出力
が１１７られる。

更に、磁束が被１１１１定軸の外周の６透１１１１　；
ｔ”　’ＡＩＩＩＩつ！に集中し易いので・、検出ｌ＾
度を上り高いムのどづることが司ｏｈ　Ｕある。

特に、自動車の土ンジン１〜ルク等の検出においでは、
温度変化および１−ルウ変動が８しいので、本発明トル
ク検出装量は極めてイ）用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１〜ルク検出装Ｆｔ’ｊ’の一実施例
を示す概略断面図、第２図ｔ、１第１図の被測定軸を示
覆斜？５２図、第３図はＷｉ　１図に承り溶接部分の状
態を示′？ｌ断面図、第４図に１第１図の１−ルク倹用
に置の動作を示？Ｉ断面図、り）！′５図（よ第′１図
の１−ルウ検出装置の出力時１１１図で（ｂる、。 １　・・・被ｄ１り定Ｉｌ嘲１ ２・・・磁歪膜 ３・・・昇磁ｆ［保護）１シ） ４・・・電子ビーＬ ９・・励磁コイル １０・・・（う）田川イル １１・・・−１−り ９、冒１′１出願人 １−１ρ【自動車）２、式会ン、１ 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１〉被測定軸と； 前記被測定軸の軸表面部に形成された高）りξ磁率薄膜
   と； 前記高透磁率簿膜を磁路の一部とＪる磁気回路を形成す
   る励磁二１イルど： 前記高）否磁率辞膜を通る磁束の磁歪成分を検出する検
   出器とを具備してなる１〜ルク４ウミ出装置ｔこおい一
   乙： 前記高透磁宇治股上に昇磁１ｊｌ保訛１１！、＞が前記
   高透ｒ＋ｌｉ＊薄膜を前記被測定軸に固着りるように被
   覆されてなることを特徴とりる１−ルク、１ｊｊ１口・
   装置、３