JPH02102427A - Torque measuring instrument - Google Patents
Torque measuring instrumentInfo
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- JPH02102427A JPH02102427A JP25529088A JP25529088A JPH02102427A JP H02102427 A JPH02102427 A JP H02102427A JP 25529088 A JP25529088 A JP 25529088A JP 25529088 A JP25529088 A JP 25529088A JP H02102427 A JPH02102427 A JP H02102427A
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Abstract
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に関し、特にエンジン。[Detailed description of the invention] Industrial applications TECHNICAL FIELD The present invention relates to a torque measuring device, particularly for engines.
モータ、産業機械駆動用の軸などのトルクを非接触で測
定可能なトルク測定装置に関する。The present invention relates to a torque measuring device that can non-contactly measure the torque of motors, industrial machine drive shafts, etc.
従来の技術
従来のこの種のトルク測定装置として、特許第1893
26号明細書に開示されるものがある。これは、第3図
に示されるように、強磁性を有する軸1の外周に、この
軸1の回転軸心の方向と概略45度の角度をなして互い
に反対方向に傾斜する溝部2゜3を形成し、各溝部2.
3の外周に図示を省略したボビンなどに巻き付けられた
励磁コイル4.5および検出コイル6.7をそれぞれ配
置したものである。Prior Art A conventional torque measuring device of this type is disclosed in Japanese Patent No. 1893.
There is one disclosed in the specification of No. 26. As shown in FIG. 3, this is a groove 2° 3 formed on the outer periphery of a ferromagnetic shaft 1, which forms an angle of approximately 45 degrees with the direction of the axis of rotation of this shaft 1 and is inclined in opposite directions. , and each groove portion 2.
An excitation coil 4.5 and a detection coil 6.7, which are wound around a bobbin (not shown), are arranged around the outer periphery of the coil 3, respectively.
このような構成によれば、溝部2.3により磁気異方性
が与えられ、伝達トルクにもとづく各溝部2,3、での
透磁率の変化が検出コイル6.7にて検出される。この
とき、溝部2,3は互いに反対方向に傾斜しているため
、その一方に圧縮力が作用すると、他方には引張力が作
用する。このなめ、第4図に示すように、検出コイル6
.7のうち一方のものの検出電圧8はトルクの増加にし
たかって増加し、反対に他方のコイルの検出電圧9は減
少する。ここで、一方のコイルの検出電圧8と他方のコ
イルの検出電圧9との差をとって合成すると、第5図の
実線で示すように軸1の磁気的特性、機械的特性の温度
変化、経年変化などの影響が除去されてトルクの変化の
みを示すトルク検出電圧10が得られる。According to such a configuration, magnetic anisotropy is imparted by the groove portion 2.3, and changes in magnetic permeability in each groove portion 2, 3 based on the transmitted torque are detected by the detection coil 6.7. At this time, since the grooves 2 and 3 are inclined in opposite directions, when a compressive force is applied to one of them, a tensile force is applied to the other. As shown in FIG. 4, the detection coil 6
.. The detection voltage 8 of one of the coils 7 increases as the torque increases, and the detection voltage 9 of the other coil decreases. Here, when the difference between the detection voltage 8 of one coil and the detection voltage 9 of the other coil is taken and combined, as shown by the solid line in FIG. A torque detection voltage 10 that shows only changes in torque is obtained by removing the effects of aging and the like.
発明が解決しようとする課題
しかし、このように溝部2,3の周囲に単にコイル4,
6・・・を配置しただけのものでは、軸1における溝部
2.3以外の部分、すなわち磁気異方性が与えられてい
ない部分へも磁束11が分散し、トルクの測定感度が小
さなものにしかならないという問題点がある。Problem to be Solved by the Invention However, in this way, the coils 4, 3 are simply placed around the grooves 2, 3.
6..., the magnetic flux 11 is also dispersed to a portion of the shaft 1 other than the groove portion 2.3, that is, a portion to which magnetic anisotropy is not provided, and the torque measurement sensitivity becomes small. There is a problem that it cannot be done.
このため、第6図に示すように、コイル4,6・・・を
強磁性体のコア12の内部に収容し、このコア12によ
り磁束11の通路を形成して、前述のような磁束の分散
を減少させることが考えられる。For this reason, as shown in FIG. 6, the coils 4, 6, etc. are housed inside a ferromagnetic core 12, and this core 12 forms a path for the magnetic flux 11, thereby distributing the magnetic flux as described above. It is conceivable to reduce the variance.
しかし、このようなものにおいても、まだある程度の磁
束の分散は避けられず、トルクの測定感度を向上させる
うえで十分なものではないという問題点がある。However, even in such a device, a certain degree of magnetic flux dispersion is still unavoidable, and there is a problem that it is not sufficient to improve torque measurement sensitivity.
そこで本発明はこのような問題点を解決し、磁束の分散
を極力防止するようにして、トルクの測定感度を大幅に
向上できるようにすることを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve these problems and to significantly improve torque measurement sensitivity by preventing dispersion of magnetic flux as much as possible.
課題を解決するための手段
上記問題点を解決するため本発明は、
トルク伝達軸における軸心方向の一部分に一定幅の大径
部を形成し、
この大径部の外周面に、前記トルク伝達軸の軸心方向と
角度をなす磁気異方性部を形成し、この磁気異方性部の
周囲に、この磁気異方性部における透磁率の変化を検出
可能なコイルを配置し、
このコイルを、内周側が開口する断面C字形の環状体に
て構成されかつ強磁性体にて構成されたコアの内部に収
容し、
前記コアの開口端面を、前記磁気異方性部を形成した大
径部の端面に向かい合わせて配置したものである。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention forms a large diameter portion with a constant width in a portion of the torque transmission shaft in the axial direction, and the torque transmission portion is formed on the outer circumferential surface of the large diameter portion. A magnetically anisotropic part is formed at an angle with the axial direction of the shaft, and a coil that can detect changes in magnetic permeability in this magnetically anisotropic part is arranged around this magnetically anisotropic part, and this coil is housed inside a core made of a ferromagnetic material and constituted by an annular body having a C-shaped cross section with an open inner circumferential side, and the open end surface of the core is connected to the large part forming the magnetic anisotropic part. They are placed facing the end face of the diameter portion.
作用
このようなものであると、コアの一方の開口端面から出
た磁束は、この開口端面に向かい合う大径部の一方の端
面に入り込み、磁気異方性部を軸心方向に通過した後に
、大径部の他方の端面から出て、コアの他方の開口端面
に入り込む、このため、トルク伝達軸における磁気異方
性が与えられていない部分へ磁束が分散することが防止
され、磁束が磁気異方性部に集中することになる。この
結果、磁気異方性部における透磁率変化の検出にもとづ
くトルクの検出の感度が大幅に向上する。With this type of operation, the magnetic flux emitted from one open end face of the core enters one end face of the large diameter portion opposite to this open end face, and after passing through the magnetic anisotropic portion in the axial direction, The magnetic flux exits from the other end surface of the large diameter portion and enters the other open end surface of the core. Therefore, the magnetic flux is prevented from dispersing to the portion of the torque transmission shaft where magnetic anisotropy is not provided, and the magnetic flux is It will be concentrated in the anisotropic part. As a result, the sensitivity of torque detection based on the detection of magnetic permeability changes in the magnetic anisotropic portion is greatly improved.
実施例
第1図において21はトルク伝達用の軸であり、たとえ
ばエンジンの出力を作業装置に伝達するために用いられ
る。軸21における軸心方向の一部分には、それぞれ同
一寸法の一定幅を有した一対の大径部22.23が、互
いに距離をおいて形成されている。大径部22.23の
外周の表面には、軸21の軸心方向と概略45度の角度
をなして、互いに反対方向に傾斜する一対の磁気異方性
部24.25が形成されている。この磁気異方性部24
.25は、たとえば前述のように大径部22.23外周
面を溝加工することによっても形成できるし、またアモ
ルファス強磁性層を大径部22.23の表面に接着、メ
ツキするなどによっても形成できる。Embodiment In FIG. 1, 21 is a shaft for transmitting torque, and is used, for example, to transmit the output of an engine to a working device. A pair of large diameter portions 22 and 23, each having the same dimensions and a constant width, are formed at a distance from each other in a portion of the shaft 21 in the axial direction. A pair of magnetic anisotropic portions 24.25 are formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion 22.23, forming an angle of approximately 45 degrees with the axial direction of the shaft 21 and tilting in opposite directions. . This magnetic anisotropic part 24
.. 25 can be formed, for example, by grooving the outer peripheral surface of the large diameter portion 22.23 as described above, or by gluing or plating an amorphous ferromagnetic layer on the surface of the large diameter portion 22.23. can.
軸21の周囲には円筒状のケーシング26がベアリング
27.28により支持されており、このケーシング26
の内部には、各磁気異方性部24.25に対応した位置
に、強磁性体により形成された環状のコア29、30が
収容されている。31はコア29.30どうしの間隔を
調整するスペーサ、32はケーシングの蓋である。A cylindrical casing 26 is supported around the shaft 21 by bearings 27,28.
Inside, annular cores 29 and 30 made of ferromagnetic material are housed at positions corresponding to the respective magnetic anisotropic portions 24 and 25. 31 is a spacer for adjusting the distance between the cores 29 and 30, and 32 is a lid of the casing.
コア29.30は内周側が開口する断面C字形に形成さ
れ、その内部には、ガラスエポキシなどの非磁性材料に
より形成されたコイルボビン33.34がそれぞれ収容
されている。各コイルボビン33.34には、励磁コイ
ル35.36と、検出コイル37.38とがそれぞれ巻
き付けられている。The cores 29 and 30 are formed in a C-shaped cross section with an open inner peripheral side, and coil bobbins 33 and 34 made of a non-magnetic material such as glass epoxy are housed inside the cores. An excitation coil 35.36 and a detection coil 37.38 are wound around each coil bobbin 33.34, respectively.
各コア29.30の開口端面39.40は、大径部22
゜23の端面41.42にそれぞれ向かい合うように配
置されている。The open end surface 39.40 of each core 29.30 is connected to the large diameter portion 22.
The end faces 41 and 42 of .degree.23 are arranged to face each other.
また、各コア29.30はコイル35.36.37.3
8を巻き付けたボビン33.34をこれらコア29.3
0の中へ組み込む際の便宜のため、またこれらコア29
30を大径部22.23の周囲へ配置する際の便宜のた
めに、周方向および軸心方向に分割した構成とされてい
る。Also, each core 29.30 has a coil 35.36.37.3
These cores 29.3 are wound with bobbins 33.34
For convenience when incorporating into 0, these cores 29
30 is divided into circumferential and axial directions for convenience when arranging it around the large diameter portion 22.23.
このような装置を組み立てる際には、まず軸21の大径
部22の周囲にコイル35.37を巻き付けたボビン3
3を配!し、半割りにしたコア29の内部に収容0次に
、スペース31を挿入したうえで軸21の大径部23の
周囲にコイル36.38を巻き付けたボビン34を配置
して、半割りにしたコア30の内部に収容する。その後
、これら軸21とコア29.30とを一体的にケーシン
グ26の中へ挿入し、ゲージング26に若32を装着す
るとともに、このケーシング26をベアリング27.2
8にて軸21のまわりに支持させる。When assembling such a device, first prepare the bobbin 3 with the coil 35, 37 wound around the large diameter portion 22 of the shaft 21.
Place 3! Then, after inserting a space 31 into the core 29 that has been split in half, a bobbin 34 with a coil 36 and 38 wound around the large diameter portion 23 of the shaft 21 is placed, and the core 29 is split in half. It is housed inside the core 30. Thereafter, these shafts 21 and cores 29.30 are integrally inserted into the casing 26, and the bearings 27.2 are attached to the gauging 26.
It is supported around the shaft 21 at 8.
トルク検出時には、励磁コイル35.36に電流を与え
て、検出コイル37.38に検出電圧を発生させる。軸
21にトルク負荷がかがると、磁気異方性部24、25
に透磁率変化が発生し、これによりコイル37、38の
検出電圧は第4図の場合と同様に変化する。この結果、
第5図に示すようにトルク値を求めることができる。At the time of torque detection, a current is applied to the excitation coils 35, 36, and a detection voltage is generated in the detection coils 37, 38. When a torque load is applied to the shaft 21, the magnetic anisotropic parts 24, 25
A magnetic permeability change occurs, and as a result, the detected voltages of the coils 37 and 38 change in the same way as in the case of FIG. As a result,
The torque value can be determined as shown in FIG.
このとき、各コア29.30の開口端面39.40は大
径部22.23の端面にそれぞれ向かい合わされている
ため、第2図に示すように、コア29.30の開口端面
39.40の一方から出た磁束43は、大径部22゜2
3の端面41.42の一方から磁気異方性部24.25
に入り込む、そして、磁気異方性部24.25を軸21
の軸心方向に通過し、大径部22.23の端面41.4
2の他方から出て、コア29.30の開口端面39.4
0の他方に入り込む。At this time, since the open end faces 39.40 of each core 29.30 face the end faces of the large diameter portion 22.23, as shown in FIG. The magnetic flux 43 coming out from one side is
From one of the end faces 41.42 of 3 to the magnetic anisotropic portion 24.25
and the magnetic anisotropic part 24.25 to the axis 21
The end surface 41.4 of the large diameter portion 22.23
2 and the open end surface 39.4 of the core 29.30.
Enter the other side of 0.
したがって、磁束43は磁気異方性部24.25に集中
し、軸21における磁気異方性が与えられていない部分
へ分散することが防止されるやこれにより検出コイル3
7.38の検出電圧の勾配(第4図参照)が大きくなり
、第5図に1点鎖線で示すようにトルク検出電圧の勾配
も大きなものとなって、トルクの検出感度が大幅に向上
する。Therefore, the magnetic flux 43 is concentrated in the magnetic anisotropy portion 24.25, and is prevented from dispersing to a portion of the shaft 21 that is not provided with magnetic anisotropy.
7.38 The gradient of the detection voltage (see Figure 4) increases, and the gradient of the torque detection voltage also increases as shown by the dashed line in Figure 5, which greatly improves the torque detection sensitivity. .
なお、上記においては、双方の磁気異方性部24゜25
を軸21の軸心方向に対して傾斜させたが、いずれか一
方の磁気異方性部を軸心方向と平行に形成してもよい、
この場合には、感度補正を行いながらトルクを検出する
ことが可能になる。In the above, both magnetic anisotropic parts 24°25
is inclined with respect to the axial direction of the shaft 21, but either one of the magnetic anisotropic portions may be formed parallel to the axial direction.
In this case, it becomes possible to detect torque while performing sensitivity correction.
発明の効果
以上述べたように本発明によると、トルク伝達軸の磁気
異方性部へ磁束を集中させることができ、磁気異方性が
与えられていない部分へ磁束が分散することを防止でき
るため、トルク負荷時の透磁率変化をコイルにより効率
良く検出でき、トルク検出の感度を大幅に向上させるこ
とができる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, magnetic flux can be concentrated on the magnetically anisotropic portion of the torque transmission shaft, and magnetic flux can be prevented from dispersing to the portion where magnetic anisotropy is not provided. Therefore, changes in magnetic permeability during torque load can be detected efficiently by the coil, and the sensitivity of torque detection can be greatly improved.
第1図は本発明のトルク測定装置の一実施例の断面図、
第2図は第1図の装置における磁束の状態を示す図、第
3図は従来のトルク測定装置の概略図、第4図は第3図
の装置における検出電圧を示すグラフ、第5図は第4図
にもとづくトルク信号を示すグラフ、第6図は従来の他
のトルク測定装置の概略図である。
21・・・軸、22.23・・・大径部、24.25・
・・磁気異方性部、29.30・17.37.38・・
・検出コイル、39.40・・・開口端面、41.42
・・・端面、43・・・磁束。
代理人 森 本 義 弘
べべに桔も(FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of the torque measuring device of the present invention;
Fig. 2 is a diagram showing the state of magnetic flux in the device shown in Fig. 1, Fig. 3 is a schematic diagram of a conventional torque measuring device, Fig. 4 is a graph showing the detected voltage in the device shown in Fig. 3, and Fig. 5 is a diagram showing the state of magnetic flux in the device shown in Fig. 1. FIG. 4 is a graph showing the torque signal based on FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic diagram of another conventional torque measuring device. 21...Shaft, 22.23...Large diameter part, 24.25.
・・Magnetic anisotropy part, 29.30・17.37.38・・
・Detection coil, 39.40... Opening end surface, 41.42
...End face, 43...Magnetic flux. Agent Yoshihiro Morimoto
Claims (1)
大径部を形成し、 この大径部の外周面に、前記トルク伝達軸の軸心方向と
角度をなす磁気異方性部を形成し、この磁気異方性部の
周囲に、この磁気異方性部における透磁率の変化を検出
可能なコイルを配置し、 このコイルを、内周側が開口する断面C字形の環状体に
て構成されかつ強磁性体にて構成されたコアの内部に収
容し、 前記コアの開口端面を、前記磁気異方性部を形成した大
径部の端面に向かい合わせて配置し、たことを特徴とす
るトルク測定装置。[Claims] 1. A large diameter portion with a constant width is formed in a portion of the torque transmission shaft in the axial direction, and a magnetic field forming an angle with the axial direction of the torque transmission shaft is formed on the outer peripheral surface of the large diameter portion. An anisotropic part is formed, and a coil capable of detecting changes in magnetic permeability in the magnetic anisotropic part is arranged around this magnetic anisotropic part, and this coil is shaped like a C-shaped cross section with an open inner circumferential side. The core is housed in a core made of an annular body and made of a ferromagnetic material, and the open end face of the core is arranged to face the end face of the large diameter part forming the magnetically anisotropic part. A torque measuring device characterized by the following.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25529088A JPH02102427A (en) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | Torque measuring instrument |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25529088A JPH02102427A (en) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | Torque measuring instrument |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02102427A true JPH02102427A (en) | 1990-04-16 |
Family
ID=17276709
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25529088A Pending JPH02102427A (en) | 1988-10-11 | 1988-10-11 | Torque measuring instrument |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02102427A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0545538U (en) * | 1991-11-22 | 1993-06-18 | 日本電子機器株式会社 | Magnetostrictive torque sensor |
KR20020004205A (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-16 | 밍 루 | Spacer of torque senser for car |
JP2015194430A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle power steering system and manufacturing method of the same |
-
1988
- 1988-10-11 JP JP25529088A patent/JPH02102427A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0545538U (en) * | 1991-11-22 | 1993-06-18 | 日本電子機器株式会社 | Magnetostrictive torque sensor |
KR20020004205A (en) * | 2000-07-04 | 2002-01-16 | 밍 루 | Spacer of torque senser for car |
JP2015194430A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 本田技研工業株式会社 | Vehicle power steering system and manufacturing method of the same |
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