JPH03115940A - Torque detector - Google Patents
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- JPH03115940A JPH03115940A JP25456189A JP25456189A JPH03115940A JP H03115940 A JPH03115940 A JP H03115940A JP 25456189 A JP25456189 A JP 25456189A JP 25456189 A JP25456189 A JP 25456189A JP H03115940 A JPH03115940 A JP H03115940A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は回転駆動される回転軸のトルクを検出するトル
ク検出装置に関し、特に、自動車の自動変速機等の回転
軸のトルクを該回転軸のねじれ量から算出する車載用の
トルク検出装置に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a torque detection device that detects the torque of a rotary shaft that is rotationally driven, and particularly to a torque detection device that detects the torque of a rotary shaft such as an automatic transmission of an automobile. This invention relates to an on-vehicle torque detection device that calculates from the amount of twist in the vehicle.
（従来の技術）
近年、自動車におけるトルク検出の必要性は増大しつつ
ある。特に、トルクコンバータを用いた自動変速機では
、出力軸のトルクを検出することでその特性の大幅な向
上が期待されている。現在用いられている自動変速機で
は、ギヤの変換タイミングをエンジンの回転数もしくは
スロットル開度からエンジンの特性曲線を用いて推定し
ているが、制御系の繁雑さやエンジンの特性のバラツキ
等に伴ないその精度は必ずしも十分なものとはいえない
。この他、四輪駆動車における前輪と後輪へのトルク配
分においても、同様の間接的制御による手段を用いてい
るため同様の問題が生じてぃる。このような状況の下、
自動車におけるトルクの直接的検出が可能となれば、変
速機、四輪駆動におけるトルク配分のみならず、アクテ
ィブサスペンションやトラクションコントロールを完成
度の高いものとすることが可能である。一方、トルク検
出の必要性は自動車に限らず、各方面で問題となってお
り、例えば、ＮＣ工作機ではトルクの適性化は工作精度
を確保する上で不可欠である。(Prior Art) In recent years, the need for torque detection in automobiles has been increasing. In particular, it is expected that the characteristics of automatic transmissions using torque converters will be greatly improved by detecting the torque of the output shaft. In currently used automatic transmissions, the gear change timing is estimated from the engine speed or throttle opening using the engine characteristic curve, but due to the complexity of the control system and variations in engine characteristics, etc. However, the accuracy cannot necessarily be said to be sufficient. In addition, similar problems occur in the distribution of torque to the front wheels and rear wheels in four-wheel drive vehicles because similar indirect control means are used. Under such circumstances,
If it becomes possible to directly detect torque in an automobile, it will be possible to improve not only torque distribution in the transmission and four-wheel drive, but also active suspension and traction control. On the other hand, the necessity of torque detection is a problem not only in automobiles but also in various fields. For example, in NC machine tools, optimizing the torque is essential to ensure machining accuracy.
そこで、トルク検出には各種の技術が開発されているが
、とりわけ、自動車に適用するに当たっては、検出トル
クの範囲が広いこと（０〜５００Ｋｇ・ＴｒＬ）、さら
に、トルク変動を精度良く検出することが必要となる。Therefore, various technologies have been developed for torque detection, but in particular, when applied to automobiles, it is important to have a wide range of detected torque (0 to 500 kg/TrL) and to be able to accurately detect torque fluctuations. Is required.
ところで、トルク検出の直接的手段としては、トルクの
負荷による回転軸のねじれ角を測定することが有効であ
る。ねじれ角の測定により、トルクを検出する従来技術
としては、測定対象である回転軸に少なくとも二つのロ
ータリエンコーダを配設したものが知られている。すな
わち、個々のエンコーダからの検出信号の位相差Δｔか
らねじれ角を求め、トルクに換算する方法である。エン
コーダの種類としては、光学的手段を用いたもの、磁気
的手段を用いたもの、磁気記録的手段を用いたものがあ
るが、自動車用に適用するには、精度および有用性の観
点から磁気記録的手段によるものが最適である。磁気記
録ロークリエンコーダを用いた従来技術としては予め磁
気信号を記録した磁性層を有する各々の回転円盤に対向
する所定の位置に磁気センサを配設したものが知られて
いる（特開昭６２−１５０６４４号公報）。By the way, as a direct means of torque detection, it is effective to measure the twist angle of the rotating shaft due to the torque load. As a conventional technique for detecting torque by measuring a torsion angle, there is a known technique in which at least two rotary encoders are disposed on a rotating shaft to be measured. That is, this method calculates the torsion angle from the phase difference Δt of the detection signals from each encoder and converts it into torque. There are several types of encoders: those using optical means, those using magnetic means, and those using magnetic recording means. It is best to do so by documentary means. As a conventional technique using a magnetic recording low-return encoder, there is a known technique in which a magnetic sensor is disposed at a predetermined position facing each rotating disk having a magnetic layer on which a magnetic signal is recorded in advance (Japanese Patent Application Laid-Open No. 1983-1999). -150644).
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上述した磁気記録ロークリエンコーダを
用いた従来技術では、記録信号によって形成された磁気
点列のピッチが固定されているため、自動車の自動変速
機の出力軸におけるトルク検出の様に検出レンジが広範
囲に亘り、しかも高い検出精度が要求される場合には全
ての状況下で最適なトルク検出を行なうのは困難である
。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the conventional technology using the above-mentioned magnetic recording low-resolution encoder, the pitch of the magnetic dot array formed by the recording signal is fixed, so the output of the automatic transmission of the automobile is When the detection range is wide-ranging and high detection accuracy is required, such as torque detection on a shaft, it is difficult to perform optimal torque detection under all circumstances.
また、自動車に用いられている各種のトルク伝達用の回
転軸においては、この回転軸にねじれ歪みが残留して蓄
積し、回転円盤上に記録された信号と検出センサとの相
対位置が徐々にずれてしまい検出精度が経年的に劣化す
るという問題がある。In addition, in the rotating shafts used for various torque transmissions used in automobiles, torsional strain remains and accumulates on the rotating shafts, and the relative position between the signal recorded on the rotating disk and the detection sensor gradually changes. There is a problem that the detection accuracy deteriorates over time due to deviation.
本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
であり、トルク検出の検出レンジが広範囲に亘る場合に
も全ての検出レンジで高精度の検出ができるとともに、
検出精度の経年変化を防止し得る粁ルク検出装置を提供
することを目的とするものである。The present invention was made to solve such problems, and even when the detection range of torque detection is wide, it is possible to perform highly accurate detection in all detection ranges, and
The object of the present invention is to provide a leakage detection device that can prevent aging of detection accuracy.
（課題を解決するための手段）
本発明のトルク検出装置は、回転駆動される回転軸の所
定間隔をおいた２位置に２枚の磁気ディスクを固設する
とともにこれら２枚の磁気ディスクと対向する位置に各
々磁気ヘッドを配設し、上記回転軸が無負荷状態のとき
これらの磁気ヘッドにより上記２枚の磁気ディスクに所
定の位置信号を記録し、上記回転軸に負荷が加わった状
態で回転しているとき上記磁気ヘッドにより上記２つの
磁気ディスクに記録されている位置信号を読み取り、ト
ルク算出手段において、この読み取った両位置信号の位
相を比較し、その比較結果に基づいて上記回転軸の上記
２位置間のねじれ角を測定し、この測定値に基づいて回
転軸に加わるトルクを算出し、一方周波数制御手段にお
いて、上記回転軸に加わる回転トルクの大きさの程度に
応じ、上記２つの磁気ヘッドにより読み取られる位置信
号の位相差が１周期以下となるように上記磁気ディスク
に記録する位置信号の周波数を制御することを特徴とす
るものである。(Means for Solving the Problems) The torque detection device of the present invention has two magnetic disks fixed at two positions with a predetermined interval on a rotary shaft that is rotationally driven, and faces the two magnetic disks. When the rotating shaft is in a no-load state, these magnetic heads record predetermined position signals on the two magnetic disks, and when the rotating shaft is under a load, While rotating, the magnetic head reads the position signals recorded on the two magnetic disks, the torque calculating means compares the phases of the read position signals, and based on the comparison result, the rotation axis The torsion angle between the two positions is measured, and the torque applied to the rotating shaft is calculated based on the measured value, while the frequency control means calculates the torque applied to the rotating shaft according to the magnitude of the rotational torque applied to the rotating shaft. The present invention is characterized in that the frequency of the position signals recorded on the magnetic disk is controlled so that the phase difference between the position signals read by two magnetic heads is one period or less.
（作 用）
上述した構成によれば、回転軸に加わると予想されるト
ルクの大きさに応じ、しかも２つの磁気ヘッドにより読
み取られる位置信号の位相差が１周期以下となるように
位置信号の周波数を変化させ、この信号を逐次磁気ヘッ
ドにより磁気ディスクに記録するようにしている。した
がって、回転軸に大きなトルクが加わって２つの磁気デ
ィスクを取り付けた回転軸の２位置間のねじれ角が大き
くなるような場合であっても、２つの磁気ヘッドにより
読み取られる位置信号の位相差が必ず１周期（０〜２π
）の範囲で検出できることになり、検出レンジのオーバ
フローの虞れなく位相差検出を行なうことができる。一
方、回転軸に加わるとＰ想されるトルクが小さい場合に
は位置信号の周波数が高い値に変更され、これにより信
号処理上の誤差が小さくなって測定精度を高く維持する
ことが可能となる。(Function) According to the above-described configuration, the position signal is adjusted in accordance with the magnitude of the torque expected to be applied to the rotating shaft, and so that the phase difference between the position signals read by the two magnetic heads is one cycle or less. The frequency is changed and the signals are sequentially recorded on the magnetic disk by a magnetic head. Therefore, even if a large torque is applied to the rotating shaft and the torsion angle between the two positions of the rotating shaft to which two magnetic disks are attached increases, the phase difference between the position signals read by the two magnetic heads will be Always one period (0 to 2π
), and phase difference detection can be performed without fear of overflowing the detection range. On the other hand, when the torque expected to be applied to the rotating shaft is small, the frequency of the position signal is changed to a higher value, thereby reducing errors in signal processing and making it possible to maintain high measurement accuracy. .
また、上記位置信号の磁気ディスクへの記録更新を逐次
行なうことが可能であるから、磁気ディスクと磁気ヘッ
ドとの相対的な位置ずれに伴なう検出精度の経年的な劣
化を防止することが可能である。Furthermore, since it is possible to sequentially update the recording of the position signal on the magnetic disk, it is possible to prevent deterioration of detection accuracy over time due to relative positional deviation between the magnetic disk and the magnetic head. It is possible.
（実 施 例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。(Example) Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第１図は本発明の一実施例に係るトルク検出装置を示す
概略図である。この装置は、検出対象となる回転軸１の
軸方向に所定距離ｐをおいた２位置に、その中心軸が回
転軸１と一致するように各々配された２枚の磁気ディス
ク２ａ、ｂと、各々の磁気ディスク２ａ、ｂに位置信号
を記録再生し得る位置に配設された記録再生両用の磁気
ヘッド３ａ浦と、これら２つの磁気ヘッド３ａ、ｂによ
り読み取られた位置信号の位相を比較し、その比較結果
に基づいて回転軸１の上記２位置間のねじれ角を測定し
、この測定値に基づいて回転軸１に加わるトルクを算出
し、その算出したトルク値を出力するトルク算出手段４
と、回転軸１に加わると予想される回転トルクの大きさ
に応じて、磁気ディスク２ａ、ｂに記録する位置信号の
周波数を制御する周波数制御手段５とを備えている。FIG. 1 is a schematic diagram showing a torque detection device according to an embodiment of the present invention. This device consists of two magnetic disks 2a and 2b placed at two positions a predetermined distance p apart from each other in the axial direction of a rotating shaft 1 to be detected so that their central axes coincide with the rotating shaft 1. , Compare the phase of the position signal read by the magnetic head 3a for both recording and reproducing, which is disposed at a position where the position signal can be recorded and reproduced on each of the magnetic disks 2a, b, and these two magnetic heads 3a, b. and a torque calculation means that measures the torsion angle between the two positions of the rotating shaft 1 based on the comparison result, calculates the torque applied to the rotating shaft 1 based on this measured value, and outputs the calculated torque value. 4
and a frequency control means 5 for controlling the frequency of the position signal recorded on the magnetic disks 2a, b in accordance with the magnitude of the rotational torque expected to be applied to the rotating shaft 1.
上記磁気ディスク２ａ、ｂはアルミニウム製の円盤の磁
気ヘッド３ａ、ｂ配設側の面もしくは両面に磁性金属も
しくは磁性酸化物からなる磁性層を塗布してなるもので
ある。また、上記算出手段４は両磁気ヘッド８ａ、ｂに
より読み取られた位置信号を比較する比較部とこのコン
パレータから出力された比較値に基づいて回転軸１に加
わるトルク値を算出するＣＰＵを有しており、この算出
されたトルク値を表わす信号は表示回路あるいはトルク
制御口路等に送出される。また、上記周波数制御手段５
には回転軸１に加わると予想されるトルクに関する情報
が入力される。例えば回転軸１が自動変速機の出力軸で
ある場合には、例えばスロットル開度に関する情報が入
力される。この情報に基づき、加わるトルクが大きいと
予想される場合は、位置信号の周波数を小さい値に変換
し、一方、加わるトルクが小さいと考えられる場合は、
位置信号の周波数を大きい値に変換する。ただし、この
場合の周波数は、２つの磁気ディスク２ａ、ｂから読み
取られる位置信号の位相差が１周期以下となるような値
に設定する必要がある。なお、この周波数制御手段５を
構成するＣＰＵおよびその周辺回路は上記トルク算出手
段４のものと共用することも可能である。The magnetic disks 2a and 2b are formed by coating a magnetic layer made of a magnetic metal or magnetic oxide on the surface or both surfaces of an aluminum disk on which the magnetic heads 3a and 3b are disposed. Further, the calculation means 4 includes a comparison section that compares the position signals read by both magnetic heads 8a and 8b, and a CPU that calculates the torque value applied to the rotating shaft 1 based on the comparison value output from the comparator. A signal representing the calculated torque value is sent to a display circuit or a torque control port. Further, the frequency control means 5
Information regarding the torque that is expected to be applied to the rotating shaft 1 is input into the field. For example, when the rotating shaft 1 is the output shaft of an automatic transmission, information regarding, for example, the throttle opening is input. Based on this information, if the applied torque is expected to be large, convert the frequency of the position signal to a small value, while if the applied torque is expected to be small, then
Convert the frequency of the position signal to a larger value. However, the frequency in this case needs to be set to a value such that the phase difference between the position signals read from the two magnetic disks 2a, b is one cycle or less. Note that the CPU and its peripheral circuits constituting the frequency control means 5 can also be used in common with those of the torque calculation means 4.
以下、磁気ディスク２ａ、ｂへの位置信号の記録動作お
よび再生動作について説明する。The recording and reproducing operations of position signals on the magnetic disks 2a and 2b will be described below.
第２Ａ図は回転している回転軸１にトルクが加わってい
ない時の状態を示すものであり、第２Ｂ図は回転してい
る回転軸１にトルクが加わっている時の状態を示すもの
である。また、第３Ａ図は回転軸１が第２Ａ図に示す状
態において両磁気ディスク２ａ、ｂに記録される位置信
号を、第３Ｂ図は回転軸１が第２Ｂ図に示す状態におい
て両磁気ディスク２ａ、ｂから読み取られる位置信号を
それぞれ時系列的に示すグラフである。なお、第３Ａ図
。Figure 2A shows the state when no torque is applied to the rotating shaft 1, and Figure 2B shows the state when torque is applied to the rotating shaft 1. be. 3A shows the position signals recorded on both magnetic disks 2a and 2b when the rotating shaft 1 is in the state shown in FIG. 2A, and FIG. 3B shows the position signals recorded on both magnetic disks 2a and 2b when the rotating shaft 1 is in the state shown in FIG. , b are graphs illustrating position signals read from each in time series. In addition, FIG. 3A.
３Ｂ図共に上側に描かれているのが磁気ディスク２ａに
係る信号であり、下側に描かれているのが磁気ディスク
２ｂに係る信号である。In both figures 3B, signals related to the magnetic disk 2a are drawn on the upper side, and signals related to the magnetic disk 2b are drawn on the lower side.
周波数制御手段５に入力された情報に応じて位置信号の
周波数ｆｏが決定され、この決定された周波数ｆｏを有
する同一の方形波パルス信号（第３Ａ図）が、回転軸］
、が無負荷となっている状態（第２Ａ図）において磁気
ヘッド３ａ、ｂに印加され、これにより該信号が両磁気
ディスク２ａ、ｂに記録される。この後、上記回転軸１
にトルクが加わった状態（第２Ｂ図）において、同一の
タイミングで両磁気ヘッド３ａ、ｂから周波数ｆの位置
信号が再生信号（第３Ｂ図）として読み取られ再再生信
号はトルク算出手段４に入力される。トルク算出手段４
においては、両回生信号の位相が比較され、位相差Δｔ
が検出されこの位相差Δｔに基づいて回転軸１のねじれ
角θが測定され、この測定結果から回転軸１に加わった
トルク値が検出される。なお、回転軸１の無負荷状態お
よび負荷状態における回転数は各々ＮｏおよびＮとされ
ている。The frequency fo of the position signal is determined according to the information input to the frequency control means 5, and the same square wave pulse signal (FIG. 3A) having this determined frequency fo is transmitted to the rotation axis]
is applied to the magnetic heads 3a, b in a no-load state (FIG. 2A), and the signals are thereby recorded on both magnetic disks 2a, b. After this, the rotating shaft 1
When torque is applied to the magnetic head (FIG. 2B), position signals of frequency f are read from both magnetic heads 3a and 3b at the same timing as a reproduction signal (FIG. 3B), and the reproduction signal is input to the torque calculation means 4. be done. Torque calculation means 4
In , the phases of both regenerative signals are compared, and the phase difference Δt
is detected, the torsion angle θ of the rotating shaft 1 is measured based on this phase difference Δt, and the torque value applied to the rotating shaft 1 is detected from this measurement result. Note that the rotational speeds of the rotating shaft 1 in the no-load state and in the loaded state are No and N, respectively.
以下、上記周波数制御手段５において位置信号の周波数
を決定する際に考慮すべき事項についてさらに説明する
。Hereinafter, matters to be considered when determining the frequency of the position signal in the frequency control means 5 will be further explained.
今、回転軸の回転数をＮｏとすると、磁気ディスク２ａ
、ｂ上に形成される磁気点列の数Ｚは（１）式で表現さ
れる。Now, if the rotational speed of the rotating shaft is No, then the magnetic disk 2a
, b is expressed by equation (1).
ｆｏ −Ｎｏ Ｚ （１）次に、
回転軸１にトルクが加えられ、回転軸１にねじれが発生
すると、それぞれの磁気ヘッド３ａ、ｂから検出される
信号間には位相差Δｔが生じる。fo −No Z (1) Next,
When torque is applied to the rotating shaft 1 and twisting occurs in the rotating shaft 1, a phase difference Δt occurs between the signals detected from the respective magnetic heads 3a and 3b.
回転軸１の回転数をＮ、磁気ヘッド３ａ、ｂで検出され
る位置信号の周波数をｆとし、２枚の磁気ディスク２ａ
、ｂの配設位置における回転軸１のねじれ角をθとする
と（２式が成立する。The number of rotations of the rotating shaft 1 is N, the frequency of the position signal detected by the magnetic heads 3a and b is f, and two magnetic disks 2a
, b is the torsion angle of the rotating shaft 1 at the arrangement position b (2 formulas hold true).
１
θ＝２πΔｔＮ
雷２πΔｔｆ／Ｚ
−２πΔｔ （ｆ／ ｆｏ ） Ｎｏ （２
）次に、トルクＴとねじれ角θとの関係は（３）式で示
される。1 θ=2πΔtN Lightning 2πΔtf/Z −2πΔt (f/ fo ) No (2
) Next, the relationship between torque T and torsion angle θ is expressed by equation (3).
θ＝３２ＴＬ／πＧ ｄ ４ （３）
ここで、Ｌは２枚の磁気ディスク２ａ、ｂ間の距離、Ｇ
は回転軸１の横弾性係数、ｄは回転軸１の直径である。θ=32TL/πG d 4 (3)
Here, L is the distance between the two magnetic disks 2a and b, and G
is the transverse elastic modulus of the rotating shaft 1, and d is the diameter of the rotating shaft 1.
＋２）、 ＋３）式からθを消去すると、ＴとΔｔの関
係を示す（４−）式を得ることができる。By eliminating θ from equations +2) and +3), equation (4-) representing the relationship between T and Δt can be obtained.
Ｔ＝ｙｒ２Ｇｄ’ Δｔ Ｎｏ （ｆ ／ ｆ ｏ
） ／ ｌ［ｉＬ （４）ここで、Δｔが再生信号の
一周期を超えると見掛けの位相差と真の位相差との区別
が困難となる。T=yr2Gd' Δt No (f / f o
) / l[iL (4) Here, if Δt exceeds one period of the reproduced signal, it becomes difficult to distinguish between the apparent phase difference and the true phase difference.
そこで、Δｔが一周期（１／ｆ）を超えないようにする
と、検出できる最大トルクはΔｔ −３，７ｆとなる時
である。したがって最大！・ルクＴ ｍａｘは、（５）
式から求められる。Therefore, if Δt does not exceed one cycle (1/f), the maximum torque that can be detected will be Δt −3.7f. Therefore maximum!・Luc T max is (5)
It can be found from Eq.
Ｔｌ１ａｘ−ｙｒ２Ｇｄ’ Ｎ（、／１６Ｌ ｆｏ
（５）また、（４）式において、検出周波数の誤差
をδｆ、検出位相差の誤差をδ（Δｔ）とすると、検出
トルクの測定誤差は（６）式で示される。Tl1ax-yr2Gd' N(,/16L fo
(5) Furthermore, in equation (4), if the error in the detected frequency is δf and the error in the detected phase difference is δ(Δt), then the measurement error in the detected torque is expressed by equation (6).
１δＴ／Ｔ Ｉ −１δｆ／ｆ十δ（Δ１）／Δｔ１く
１δｆ／ｆｌ＋ｌδ（Δ１）／Δｔ
（６）
すなわち、（６）式で定義されるトルク変動を超える場
合にはスリップとして検出することができる。1δT/T I −1δf/f+δ(Δ1)/Δt1×1δf/fl+lδ(Δ1)/Δt (6) In other words, if the torque fluctuation defined by equation (6) is exceeded, it can be detected as a slip. can.
第４図は上記装置を乗用車の自動変速機６の出力軸７に
適用した例を示すものである。ここで、出力軸７の横弾
性計数Ｇ＝８０ＧＰａ、出力軸の径ｄ −０，（１３７
７Ｌ、磁気ディスク間距離Ｌ−０，１ｍとすると、上述
した（４）、（５）式から、（７）、 （８）式を得る
。FIG. 4 shows an example in which the above device is applied to an output shaft 7 of an automatic transmission 6 of a passenger car. Here, the transverse elastic coefficient G of the output shaft 7 is 80 GPa, the diameter of the output shaft d −0, (137
7L, and the distance between the magnetic disks is L-0.1 m. From the above-mentioned equations (4) and (5), equations (7) and (8) are obtained.
Ｔ−４，０Δｔ ｆ （Ｎｏ ／ ｆｏ ） Ｘｌ
０５（Ｎ−７７１）−４，１Δｔ ｆ （Ｎｏ ／
ｆｏ ） ＸＩＯ’ （ｔＧＪ” ＋７１）（７）
ＴＩＩａｘ −４，１（Ｎ（、／ ｆｏ ） ＸＩＯ
’−４，Ｉ ＸＩＯ’ ／Ｚ
（８）今、自動車が山岳路等で最大トルクＴｌａｘ
を必要とする場合、Ｔｌ１ｌａｘ −２０Ｋｇ・７７Ｌ
とすると（８）式からＺ −２０５０となる。次に、自
動変速機６の最適し ２
ンジに切り変わる際（この時出力軸７はトルクの負荷か
ら開放されている）の回転数Ｎ。−３０ｒｐｓとすると
ｆｏ−８１，，５ｋＨｚの信号を用いればよい。T-4,0Δt f (No/fo) Xl
05(N-771)-4,1Δt f (No/
fo ) XIO'(tGJ" +71) (7) TIIax -4,1(N(,/fo) XIO
'-4, I XIO' /Z
(8) Currently, the maximum torque Tlax of a car on mountain roads etc.
If you need Tl1lax -20Kg・77L
Then, from equation (8), Z -2050 is obtained. Next, the rotation speed N when the automatic transmission 6 is switched to the optimum gear (at this time, the output shaft 7 is released from the torque load). -30 rps, a signal of fo-81, 5 kHz may be used.
以上のように、走行形態（例えば、市街路、高速道路、
山岳路等）に応じてＴ ｌｌ１ａＸの値を適宜設定して
おけば（スロットル開度等に対して）、随時信号の書換
えを行うことによって適性トルクの検出が行える。これ
は自動変速機６に限らず手動変速機にも適用できる。As mentioned above, the driving mode (e.g. city road, expressway, etc.)
If the value of Tll1aX is set appropriately (for the throttle opening, etc.) depending on the road (mountain road, etc.), the appropriate torque can be detected by rewriting the signal at any time. This can be applied not only to the automatic transmission 6 but also to a manual transmission.
次に、Δｔおよびｆの検出において、その精度は検出回
路の信号処理の方法によって決まる。そこで、これらの
誤差を最大０，５％と見積もると、（６）式からＴの検
出誤差は１％以内となる。Next, the accuracy in detecting Δt and f is determined by the signal processing method of the detection circuit. Therefore, if these errors are estimated to be a maximum of 0.5%, the detection error of T will be within 1% from equation (6).
すなわち、
δＴ／Ｔ
く１δｆ／ｆｌ＋ｌδ（Δ１）／Δｔ
＜０．００５ ＋０．００５−０．０１
＋９）１δＴ ｌ ＜０．０１ ｌ Ｔ ｉ
＜０，０１ ｌ Ｔｍａｘ ｌ （１０）Ｔ ｍ
ａｘを２０Ｋｇ−ＴｒＬとすると、δＴは０．２Ｋｇ−
ＴｒＬとなる。したがって、０．２Ｋｇ・ｍ以上のトル
ク変動についてはタイヤのスリップと判断でき、Ｔ ｆ
ｆ１ａＸを低くするように制御因子を設定すればよく、
トルクリミッタとしての機能を実現できる。That is, δT/T ×1δf/fl+lδ(Δ1)/Δt <0.005 +0.005-0.01
+9) 1δT l <0.01 l T i
<0,01 l Tmax l (10) T m
If ax is 20Kg-TrL, δT is 0.2Kg-
It becomes TrL. Therefore, torque fluctuations of 0.2 Kg・m or more can be determined to be tire slip, and T f
The control factor may be set to lower f1aX,
It can function as a torque limiter.
なお、上記実施例は主として、自動車の動力伝達系を例
に説明しているが、本発明の適用対象としては自動車に
限らず、船舶、工事用車両、兵器等についてもその使用
範囲においてトルク限界を設定しつつ適用することが可
能である。Although the above embodiments are mainly explained using the power transmission system of an automobile as an example, the present invention is applicable not only to automobiles but also to ships, construction vehicles, weapons, etc. within the range of use thereof. It is possible to apply it while setting.
また、位置信号としては第３Ａ、Ｂ図に示す形状のもの
に限られるものではなく、位相差Δｔを精度よく検出で
きる信号であればその波形形状の如何を問わない。また
、デジタル信号、アナログ信号の別を問わない。Further, the position signal is not limited to the shape shown in FIGS. 3A and 3B, and any waveform shape may be used as long as the signal can accurately detect the phase difference Δt. Further, it does not matter whether the signal is a digital signal or an analog signal.
なお、上述した実施例においては回転軸１に対し磁気デ
ィスク２ａ、ｂを２枚配設しているが、これに限られる
ものではなく３枚以上の磁気ディスクを配設することも
できる。また、本発明に係る装置に使用される磁気ディ
スクの形状としては必ずしも円形のものに限られるもの
ではなく、例えば第５図に示すように扇形状のもの８ａ
、ｂであっても５
よく、さらには、少なくとも位置信号の１周期を記録し
得るだけのスペースを有する磁気片であれば本発明の装
置として使用し得る。In the above-described embodiment, two magnetic disks 2a and 2b are disposed on the rotating shaft 1, but the present invention is not limited to this, and three or more magnetic disks may be disposed. Further, the shape of the magnetic disk used in the device according to the present invention is not necessarily limited to a circular one, but for example, a fan-shaped one 8a as shown in FIG.
, b may be used.Furthermore, any magnetic piece having a space sufficient to record at least one cycle of the position signal can be used as the device of the present invention.
なお、２つの磁気ヘッドは、第１図１．第２Ａ。The two magnetic heads are shown in FIG. 2nd A.
Ｂ図あるいは第５図に示すように再磁気ヘッドを互いに
対向する位置に必ずしも配設せしめる必要はなく、一方
の磁気ヘッドに対して、他方の磁気ヘッドを磁気ディス
クの円周方向にずれた位置に配設することも可能である
。As shown in Figure B or Figure 5, it is not always necessary to arrange the remagnetic heads at positions facing each other, but it is possible to position one magnetic head at a position offset from the other magnetic head in the circumferential direction of the magnetic disk. It is also possible to arrange it in
（発明の効果）
以上説明したように本発明のトルク検出装置によれば、
磁気ディスクに記録する位置信号を、トルク値の大小に
応じて書き替えることができるので、自動車の自動変速
機の出力軸におけるトルク検出を行なう場合のように検
出レンジが広範囲に亘る場合にも全ての検出レンジで高
精度の検出ができ、さらには検出精度の経年変化を防止
することが可能となる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the torque detection device of the present invention,
The position signal recorded on the magnetic disk can be rewritten according to the magnitude of the torque value, so even when the detection range is wide, such as when detecting torque on the output shaft of an automatic transmission of a car, all It is possible to perform highly accurate detection in a detection range of
また、例えば大トルク検出が必要となるトラック等と通
常の自家用車とに同一のトルク検出装置６
を取り付けることも可能である。Furthermore, it is also possible to attach the same torque detection device 6 to, for example, a truck or the like that requires large torque detection and a normal private car.
さらに、上記装置は磁気的に位置信号を記録再生するよ
うにしているので光学的に行なう場合と異なり、装置が
オイル等の液体中に浸されるような状態とされても測定
精度が低下するおそれがない。Furthermore, since the above device records and reproduces position signals magnetically, unlike optical methods, measurement accuracy decreases even if the device is immersed in liquid such as oil. There is no fear.
第１図は本発明の一実施例のトルク検出装置を示す概略
図、第２Ａ図および第２Ｂ図は回転軸にトルクが加わっ
ていない状態とトルクが加わっている状態とを示す概略
図、第３Ａ図および第３Ｂ図は磁気ディスクに記録され
る際の位置信号および磁気ディスクから読み取られた際
の位置信号を示すグラフ、第４図は本発明のトルク検出
装置を自動車の自動変速機の出力軸に使用した状態を示
す概略図、第５図は第１図に示す実施例装置の一部を変
更した例を示す概略図である。
１・・・回転軸 ２ａ、ｂ・・・磁気ディス
ク３ａ、ｂ・・・磁気ヘッド ４・・・トルク算出
手段５・・・周波数制御手段
６・・・自動変速機
７・・・出力軸
♀FIG. 1 is a schematic diagram showing a torque detection device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams showing a state in which no torque is applied to the rotating shaft and a state in which torque is applied. 3A and 3B are graphs showing a position signal recorded on a magnetic disk and a position signal read from a magnetic disk, and FIG. 4 is a graph showing a position signal recorded on a magnetic disk and a position signal read from a magnetic disk. FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the device is used as a shaft, and FIG. 5 is a schematic diagram showing an example in which a part of the embodiment device shown in FIG. 1 is modified. 1...Rotating shaft 2a, b...Magnetic disk 3a, b...Magnetic head 4...Torque calculation means 5...Frequency control means 6...Automatic transmission 7...Output shaft♀
Claims (1)
２位置に、中心軸が該回転軸と一致するように固設され
た２枚の磁気ディスクと、 これら２枚の磁気ディスクに所定の位置信号を記録再生
するため該２枚の磁気ディスク各々に対向する位置に配
設された磁気ヘッドと、 ２つの該磁気ヘッドにより読み取られた前記位置信号の
位相を比較し、その比較結果に基づいて前記回転軸の前
記２位置間のねじれ角を測定し、これに基づいて前記回
転軸に加わるトルクを算出するトルク算出手段と、 前記回転軸に加わる回転トルクの大きさの程度に応じ、
前記２つの磁気ヘッドにより読み取られる位置信号の位
相差が１周期以下となるように前記磁気ディスクに記録
する位置信号の周波数を制御する周波数制御手段とを備
えたことを特徴とするトルク検出装置。[Scope of Claims] Two magnetic disks fixed at two positions separated by a predetermined distance in the axial direction of a rotary shaft to be rotationally driven so that the central axis thereof coincides with the rotary shaft; In order to record and reproduce predetermined position signals on the two magnetic disks, magnetic heads are disposed at positions facing each of the two magnetic disks, and the phases of the position signals read by the two magnetic heads are compared. and a torque calculating means for measuring the torsion angle between the two positions of the rotating shaft based on the comparison result, and calculating the torque applied to the rotating shaft based on this, and the magnitude of the rotational torque applied to the rotating shaft. Depending on the degree of
A torque detection device comprising: frequency control means for controlling a frequency of a position signal recorded on the magnetic disk so that a phase difference between the position signals read by the two magnetic heads is one cycle or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25456189A JP2711472B2 (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Torque detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25456189A JP2711472B2 (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Torque detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03115940A true JPH03115940A (en) | 1991-05-16 |
| JP2711472B2 JP2711472B2 (en) | 1998-02-10 |
Family
ID=17266761
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25456189A Expired - Lifetime JP2711472B2 (en) | 1989-09-29 | 1989-09-29 | Torque detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711472B2 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5301559A (en) * | 1991-09-26 | 1994-04-12 | Mazda Motor Corporation | Torque detecting system |
| DE4232040C2 (en) * | 1991-09-26 | 1999-07-29 | Mazda Motor | Torque detection system |
| JP2007093407A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Ntn Corp | Method and instrument for measuring shaft torque of drive shaft |
| JP2007093406A (en) * | 2005-09-29 | 2007-04-12 | Ntn Corp | Method and instrument for measuring shaft torque of drive shaft |
| CN107607234A (en) * | 2017-10-24 | 2018-01-19 | 第拖拉机股份有限公司 | Torque detecting apparatus and detection method for gear box of tractor inner chamber |
-
1989
- 1989-09-29 JP JP25456189A patent/JP2711472B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
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| CN107607234A (en) * | 2017-10-24 | 2018-01-19 | 第拖拉机股份有限公司 | Torque detecting apparatus and detection method for gear box of tractor inner chamber |
| CN107607234B (en) * | 2017-10-24 | 2023-11-07 | 第一拖拉机股份有限公司 | Torque detection device and method for inner cavity of tractor gearbox |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2711472B2 (en) | 1998-02-10 |
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