JPH0593661A - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents
磁歪式トルクセンサInfo
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- JPH0593661A JPH0593661A JP20958591A JP20958591A JPH0593661A JP H0593661 A JPH0593661 A JP H0593661A JP 20958591 A JP20958591 A JP 20958591A JP 20958591 A JP20958591 A JP 20958591A JP H0593661 A JPH0593661 A JP H0593661A
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- transmission shaft
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- torque sensor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 磁歪式トルクセンサの検出精度の向上を図る
ことを目的とする。 【構成】 動力伝達軸の表面に、磁歪効果を有する磁性
金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記動力伝達軸
にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層の磁気特性
の変化を検出することにより、前記トルクを検出するよ
うにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁歪層を、
前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面に爆発圧搾
法によって溶融拡散接合してなることを特徴とする
ことを目的とする。 【構成】 動力伝達軸の表面に、磁歪効果を有する磁性
金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記動力伝達軸
にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層の磁気特性
の変化を検出することにより、前記トルクを検出するよ
うにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁歪層を、
前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面に爆発圧搾
法によって溶融拡散接合してなることを特徴とする
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動力伝達軸にトルクを
作用させた際に、この動力伝達軸の表面に形成されてい
る磁歪層の磁気特性の変化を検出することにより、前記
トルクを非接触で検出するようにした磁歪式トルクセン
サに関するものである。
作用させた際に、この動力伝達軸の表面に形成されてい
る磁歪層の磁気特性の変化を検出することにより、前記
トルクを非接触で検出するようにした磁歪式トルクセン
サに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、原動機や工作機械等に用いられ
ている動力伝達軸においては、出力制御や動力変動制御
等のために、動力伝達軸に加わるトルクを検出すること
が行なわれており、その検出方法の一つとして、動力伝
達軸の捩れ角を検出し、この検出された捩れ角に基づ
き、それと比例関係にあるトルクを検出することが知ら
れている。
ている動力伝達軸においては、出力制御や動力変動制御
等のために、動力伝達軸に加わるトルクを検出すること
が行なわれており、その検出方法の一つとして、動力伝
達軸の捩れ角を検出し、この検出された捩れ角に基づ
き、それと比例関係にあるトルクを検出することが知ら
れている。
【０００３】ところで、このような検出方法であると、
多くの場合、動力伝達軸の回転が前提となり、動力伝達
軸が静止状態ある場合におけるトルク測定が困難である
といった不具合がある。
多くの場合、動力伝達軸の回転が前提となり、動力伝達
軸が静止状態ある場合におけるトルク測定が困難である
といった不具合がある。
【０００４】そこで、従来では、例えば、特開昭６３ー
１５８４３２号公報に示されるように、動力伝達軸の表
面に、アモルファス磁性金属を合成樹脂系接着剤等によ
って接着して磁歪層を形成しておき、前記動力伝達軸に
トルクを作用させるとともに、動力伝達軸に作用するト
ルクによる動力伝達軸の歪応力を前記磁歪層に導入し、
このときの磁歪層の磁気歪現象による磁気特性の変化を
外部から非接触で検出することにより、前記トルクを検
出する技術が提案されている。
１５８４３２号公報に示されるように、動力伝達軸の表
面に、アモルファス磁性金属を合成樹脂系接着剤等によ
って接着して磁歪層を形成しておき、前記動力伝達軸に
トルクを作用させるとともに、動力伝達軸に作用するト
ルクによる動力伝達軸の歪応力を前記磁歪層に導入し、
このときの磁歪層の磁気歪現象による磁気特性の変化を
外部から非接触で検出することにより、前記トルクを検
出する技術が提案されている。
【０００５】すなわち、このトルクセンサは、図１に示
すように、トルクが加えられる動力伝達軸１の表面に
は、アモルファス磁性金属からなる磁歪層２が一体に形
成されている。
すように、トルクが加えられる動力伝達軸１の表面に
は、アモルファス磁性金属からなる磁歪層２が一体に形
成されている。
【０００６】ここで、図１に示すように、動力伝達軸１
にトルクＴを加えると、動力伝達軸１には、その軸線方
向に対して±４５°の方向に歪応力が発生し、これに伴
って前記磁歪層２にも同様の歪応力σが生じる。
にトルクＴを加えると、動力伝達軸１には、その軸線方
向に対して±４５°の方向に歪応力が発生し、これに伴
って前記磁歪層２にも同様の歪応力σが生じる。
【０００７】一方、前記磁歪層２に、図２に示すよう
に、例えば、θ＝４５°の方向に一軸異方性Ｋｕが付与
されたものを用いれば、前記トルクＴを加えることによ
って生じた歪応力σにより、前記ＫｕはＫｕ’に変化す
る。
に、例えば、θ＝４５°の方向に一軸異方性Ｋｕが付与
されたものを用いれば、前記トルクＴを加えることによ
って生じた歪応力σにより、前記ＫｕはＫｕ’に変化す
る。
【０００８】したがって、前記一軸異方性Ｋｕの変化を
電気的に検出することにより、前記動力伝達軸１に加わ
るトルクが検出される。
電気的に検出することにより、前記動力伝達軸１に加わ
るトルクが検出される。
【０００９】このような磁歪層を用いたトルクセンサに
より、静止状態にある動力伝達軸に作用するトルクの検
出が簡便に行なえるようになった。
より、静止状態にある動力伝達軸に作用するトルクの検
出が簡便に行なえるようになった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した磁
歪層を用いたトルクセンサにおいても、なお、次のよう
な改善すべき問題点が残されている。
歪層を用いたトルクセンサにおいても、なお、次のよう
な改善すべき問題点が残されている。
【００１１】すなわち、磁歪層２を形成する場合、アモ
ルファス磁性金属を薄帯状に成形し、さらに、このアモ
ルファス磁性金属薄帯を動力伝達軸の表面に合成樹脂系
接着剤を用いて固着する必要がある。
ルファス磁性金属を薄帯状に成形し、さらに、このアモ
ルファス磁性金属薄帯を動力伝達軸の表面に合成樹脂系
接着剤を用いて固着する必要がある。
【００１２】しかしながら、このような薄帯状の磁性金
属および合成樹脂系接着剤を用いて形成された磁歪層２
にあっては、動力伝達軸１へ加えられるトルクＴの大き
さや、使用環境の温度によっては、加えられるトルクＴ
と検出される磁気特性の変化との相関関係が崩れてしま
い、検出精度が低下してしまうといった不具合である。
属および合成樹脂系接着剤を用いて形成された磁歪層２
にあっては、動力伝達軸１へ加えられるトルクＴの大き
さや、使用環境の温度によっては、加えられるトルクＴ
と検出される磁気特性の変化との相関関係が崩れてしま
い、検出精度が低下してしまうといった不具合である。
【００１３】このような不具合は、加えられるトルクＴ
と合成樹脂系接着剤の接着強度との比が、トルクＴが大
きくなるにしたがって小さくなり、動力伝達軸１に生じ
る歪応力を磁歪層へ十分に導入できなくなること、ま
た、合成樹脂経接着剤自体の経時変化や熱による劣化等
に起因しているものと想定される。
と合成樹脂系接着剤の接着強度との比が、トルクＴが大
きくなるにしたがって小さくなり、動力伝達軸１に生じ
る歪応力を磁歪層へ十分に導入できなくなること、ま
た、合成樹脂経接着剤自体の経時変化や熱による劣化等
に起因しているものと想定される。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述した従来
の不具合を有効に解決し得る磁歪式トルクセンサを提供
せんとするもので、動力伝達軸の表面に、磁歪効果を有
する磁性金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記動
力伝達軸にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層の
磁気特性の変化を検出することにより、前記トルクを検
出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁
歪層を、前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面に
爆発圧搾法によって溶融拡散接合してなることを特徴と
する。
の不具合を有効に解決し得る磁歪式トルクセンサを提供
せんとするもので、動力伝達軸の表面に、磁歪効果を有
する磁性金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記動
力伝達軸にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層の
磁気特性の変化を検出することにより、前記トルクを検
出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁
歪層を、前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面に
爆発圧搾法によって溶融拡散接合してなることを特徴と
する。
【００１５】ここで、前記動力伝達軸は、ＳＮＣＭ４２
０、ＳＣＲ４１５、ＳＮＣ４１５、ＳＣＭ８２等の機械
構造用鋼が好適に用いられ、また、磁性金属としては、
ＦｅーＳｉーＢ系のアモルファス磁性合金粉末、Ｆｅー
Ｎｉ系のパーマロイ磁性合金粉末、あるいは、ＦｅーＡ
ｌーＳｉ系のセンダスト磁性合金粉末等が用いられる。
０、ＳＣＲ４１５、ＳＮＣ４１５、ＳＣＭ８２等の機械
構造用鋼が好適に用いられ、また、磁性金属としては、
ＦｅーＳｉーＢ系のアモルファス磁性合金粉末、Ｆｅー
Ｎｉ系のパーマロイ磁性合金粉末、あるいは、ＦｅーＡ
ｌーＳｉ系のセンダスト磁性合金粉末等が用いられる。
【００１６】さらに、爆着としては、爆速０．７〜７．
０ｋｍ／ｓの爆薬を用いた、円筒収束衝撃波による爆発
圧搾法が好適に用いられる。
０ｋｍ／ｓの爆薬を用いた、円筒収束衝撃波による爆発
圧搾法が好適に用いられる。
【００１７】そして、形成される磁歪層の厚さは、磁性
金属の種類や適用する動力伝達軸の材質によっても異な
るが、おおよそ、５μｍ〜１００μｍの範囲が好適に用
いられる。
金属の種類や適用する動力伝達軸の材質によっても異な
るが、おおよそ、５μｍ〜１００μｍの範囲が好適に用
いられる。
【００１８】５μｍ以下であると、磁歪層の磁気特性の
変化量が十分でなく、また、１００μｍ以上であると、
動力伝達軸の歪応力の影響が磁歪層の表面に現われにく
くなり、トルクセンサとしての機能が十分に得られな
い。
変化量が十分でなく、また、１００μｍ以上であると、
動力伝達軸の歪応力の影響が磁歪層の表面に現われにく
くなり、トルクセンサとしての機能が十分に得られな
い。
【００１９】
【作用】本発明に係わる磁歪式トルクセンサは、磁性金
属の粉体を爆発圧搾法による溶融拡散接合によって動力
伝達軸へ接合して磁歪層を形成するものであるから、磁
歪層を形成する磁性金属の粉体間および磁性金属粉体と
動力伝達軸との間が、金属どうしの直接接合となり、強
靱かつ緻密な接合構造が得られる。
属の粉体を爆発圧搾法による溶融拡散接合によって動力
伝達軸へ接合して磁歪層を形成するものであるから、磁
歪層を形成する磁性金属の粉体間および磁性金属粉体と
動力伝達軸との間が、金属どうしの直接接合となり、強
靱かつ緻密な接合構造が得られる。
【００２０】したがって、入力される大きなトルクに十
分に対抗し得、かつ、温度条件に左右されにくい接合構
造が得られる。
分に対抗し得、かつ、温度条件に左右されにくい接合構
造が得られる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の一実施例における動力伝達軸
１への磁歪層２の形成方法について説明する。
１への磁歪層２の形成方法について説明する。
【００２２】本実施例においては、動力伝達軸１とし
て、材質がＳＮＣＭ４２０銅で直径が２０ｍｍ長さが１
００ｍｍの円柱体を用いた。
て、材質がＳＮＣＭ４２０銅で直径が２０ｍｍ長さが１
００ｍｍの円柱体を用いた。
【００２３】この動力伝達軸１の周りに間隔４ｍｍの均
一な環状の隙間を形成するように、銅製の支持管５を配
置し、前記隙間内に、ＦｅーＳｉーＢ系のアモルファス
磁性合金粉末６を充填密度６．３ｇ／ｃｍ3で充填し、
前記支持管５の上下端部を蓋体７によって閉塞する。
一な環状の隙間を形成するように、銅製の支持管５を配
置し、前記隙間内に、ＦｅーＳｉーＢ系のアモルファス
磁性合金粉末６を充填密度６．３ｇ／ｃｍ3で充填し、
前記支持管５の上下端部を蓋体７によって閉塞する。
【００２４】このようにして組み上げられた動力伝達軸
１、支持管５、蓋体７、および、内部に充填されたアモ
ルファス磁性合金粉末６をプラスチック製の成形容器８
内の中央部に、図３に示すように配置し、この成形容器
８と支持管５との間の空間部内に爆速２．３ｋｍ／ｓの
爆薬９を６００ｇ充填し、前記成形容器８の上部に電気
***１０をセットする。
１、支持管５、蓋体７、および、内部に充填されたアモ
ルファス磁性合金粉末６をプラスチック製の成形容器８
内の中央部に、図３に示すように配置し、この成形容器
８と支持管５との間の空間部内に爆速２．３ｋｍ／ｓの
爆薬９を６００ｇ充填し、前記成形容器８の上部に電気
***１０をセットする。
【００２５】これより、前記電気***１０によって前記
爆薬９をその上部より起爆すると、爆薬９が下方へ向か
って爆燃し、そのとき発生した衝撃波、ならびに、成形
容器８からの反射波により、前記アモルファス磁性合金
粉末６が加圧され、この結果、これらのアモルファス磁
性合金粉末６の粒子表面が瞬間的に高温状態となされ
て、溶融拡散接合されるとともに、動力伝達軸１の表面
とアモルファス磁性合金粉末６が同様にして溶融拡散接
合される。
爆薬９をその上部より起爆すると、爆薬９が下方へ向か
って爆燃し、そのとき発生した衝撃波、ならびに、成形
容器８からの反射波により、前記アモルファス磁性合金
粉末６が加圧され、この結果、これらのアモルファス磁
性合金粉末６の粒子表面が瞬間的に高温状態となされ
て、溶融拡散接合されるとともに、動力伝達軸１の表面
とアモルファス磁性合金粉末６が同様にして溶融拡散接
合される。
【００２６】これによって、前記動力伝達軸１の表面
に、厚さ８０μｍの磁歪層２が形成される。
に、厚さ８０μｍの磁歪層２が形成される。
【００２７】このようにして形成された磁歪層２を有す
る本実施例の磁歪式トルクセンサについて、加えられる
トルクと磁歪層２のインダクタンスの変化との対比を、
常温状態において行なった結果を図４に示す。
る本実施例の磁歪式トルクセンサについて、加えられる
トルクと磁歪層２のインダクタンスの変化との対比を、
常温状態において行なった結果を図４に示す。
【００２８】図４において曲線Ａが本実施例に係わる磁
歪式トルクセンサの特性を示すものであり、曲線Ｂが従
来の合成樹脂系接着剤（エポキシ系接着剤）を用いて磁
歪層を形成した磁歪式トルクセンサの特性を示すもので
ある。
歪式トルクセンサの特性を示すものであり、曲線Ｂが従
来の合成樹脂系接着剤（エポキシ系接着剤）を用いて磁
歪層を形成した磁歪式トルクセンサの特性を示すもので
ある。
【００２９】この結果から明らかなように、本実施例の
磁歪式トルクセンサにおいては、トルクの幅広い領域内
で、大きな磁気特性の変化を得ることができる。
磁歪式トルクセンサにおいては、トルクの幅広い領域内
で、大きな磁気特性の変化を得ることができる。
【００３０】また、使用環境温度に対する特性について
調べてみたところ、図５に示す結果が得られた。
調べてみたところ、図５に示す結果が得られた。
【００３１】この図においても、曲線Ａが本実施例の磁
歪式トルクセンサの特性を示し、曲線Ｂが従来の磁歪式
トルクセンサの特性を示す。
歪式トルクセンサの特性を示し、曲線Ｂが従来の磁歪式
トルクセンサの特性を示す。
【００３２】この結果から明らかなように、本実施例の
磁歪式トルクセンサにおいては、低温域から高温域に至
る広い領域において安定した検出感度が得られる。
磁歪式トルクセンサにおいては、低温域から高温域に至
る広い領域において安定した検出感度が得られる。
【００３３】そして、原動機、例えば、内燃機関に適用
した場合における環境温度はほぼ１７０℃であるが、こ
のような環境下においても安定した検出精度が確保され
る。
した場合における環境温度はほぼ１７０℃であるが、こ
のような環境下においても安定した検出精度が確保され
る。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係わる磁
歪式トルクセンサは、動力伝達軸の表面に、磁歪効果を
有する磁性金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記
動力伝達軸にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層
の磁気特性の変化を検出することにより、前記トルクを
検出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記
磁歪層を、前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面
に爆着によって溶融拡散接合してなることを特徴とする
もので、次のような優れた効果を奏する。
歪式トルクセンサは、動力伝達軸の表面に、磁歪効果を
有する磁性金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記
動力伝達軸にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層
の磁気特性の変化を検出することにより、前記トルクを
検出するようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記
磁歪層を、前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面
に爆着によって溶融拡散接合してなることを特徴とする
もので、次のような優れた効果を奏する。
【００３５】磁性金属の粉体相互ならびに磁性金属の粉
体と動力伝達軸とを、溶融拡散接合により直接接合する
ことにより、これらの接合強度を高め、これによって、
トルクの幅広い領域内で、磁歪層における大きな磁気特
性の変化を得ることができる。
体と動力伝達軸とを、溶融拡散接合により直接接合する
ことにより、これらの接合強度を高め、これによって、
トルクの幅広い領域内で、磁歪層における大きな磁気特
性の変化を得ることができる。
【００３６】また、温度による特性への影響を抑えて、
低温域から高温域に至る広い領域において安定した検出
感度を得ることができる。
低温域から高温域に至る広い領域において安定した検出
感度を得ることができる。
【図１】磁歪式トルクセンサの要部を示す斜視図であ
る。
る。
【図２】磁歪式トルクセンサの作動原理の説明図であ
る。
る。
【図３】本発明の一実施例における磁歪層の形成装置を
示す縦断面正面図である。
示す縦断面正面図である。
【図４】本発明の一実施例、ならびに、従来例の磁気特
性とトルクとの関係を示す図である。
性とトルクとの関係を示す図である。
【図５】本発明の一実施例、ならびに、従来例の磁気特
性と使用温度との関係を示す図である。
性と使用温度との関係を示す図である。
１ 動力伝達軸 ２ 磁歪層 ５ 支持管 ６ 磁性合金粉末 ７ 蓋体 ８ 成形容器 ９ 爆薬 １０ 電気***
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 頓田 英機 熊本県熊本市東町４−２ 東町南住宅６− 201
Claims (1)
- 【請求項１】 動力伝達軸の表面に、磁歪効果を有する
磁性金属を固着して磁歪層を形成しておき、前記動力伝
達軸にトルクを作用させた際に生じる前記磁歪層の磁気
特性の変化を検出することにより、前記トルクを検出す
るようにした磁歪式トルクセンサにおいて、前記磁歪層
を、前記磁性金属の粉体を前記動力伝達軸の表面に爆発
圧搾法によって溶融拡散接合してなることを特徴とする
磁歪式トルクセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20958591A JPH0593661A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 磁歪式トルクセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20958591A JPH0593661A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 磁歪式トルクセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0593661A true JPH0593661A (ja) | 1993-04-16 |
Family
ID=16575274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20958591A Withdrawn JPH0593661A (ja) | 1991-08-21 | 1991-08-21 | 磁歪式トルクセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0593661A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004102146A1 (ja) * | 2003-05-16 | 2004-11-25 | Ntn Corporation | トルク検出装置 |
-
1991
- 1991-08-21 JP JP20958591A patent/JPH0593661A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004102146A1 (ja) * | 2003-05-16 | 2004-11-25 | Ntn Corporation | トルク検出装置 |
| US7263904B2 (en) | 2003-05-16 | 2007-09-04 | Ntn Corporation | Torque-detecting device |
| CN100417926C (zh) * | 2003-05-16 | 2008-09-10 | Ntn株式会社 | 转矩检测装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |