(57)【要約】【課題】外乱や回転依存性の影響を抑えて精度良くトルクを検出する。【解決手段】出力側筒２２に基準スリット６１を設け、入力側筒２１に、トーションバー１０の捻れに応じて、基準スリット６１との周方向の距離が相互に逆方向に増減する第１検出用スリット６２と第２検出用スリット６３とを設け、入力側筒２１の内側から第１駆動コイル３１と第２駆動コイルで磁束を印加し、出力側筒２２外側の第１検出用スリット６２に対面する位置に設けた第１検出コイル４１で磁束を検出した検出信号の位相と、出力側筒２２外側の第２検出用スリット６３に対面する位置に設けた第２検出コイル４２で検出した検出信号の位相との位相差を測定回路５０で算定する。基準スリット６１と、第１検出用スリット６２と第２検出用スリット６３とは、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに周方向の範囲が重ならないようにする。【選択図】図１
2010091505.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーと、
前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性導電体で形成した第１円筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第１円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性導電体で形成した第２円筒と、
測定部とを有し、
前記第１円筒と前記第２円筒とのうちの一方には基準スリットが設けられており、
前記第１円筒と前記第２円筒とのうちの前記基準スリットが設けられていない方には、軸方向の位置を異ならせて配置した第１検出用スリットと第２検出用スリットとが設けられており、
前記測定部は、
前記第２円筒の内周側と前記第１円筒の外周側とのうちの一方側に、前記トーションバーと同軸状に配置した駆動コイルと、
前記第２円筒の内周側と前記第１円筒の外周側とのうちの前記駆動コイルが配置されていない方側に、前記トーションバーと同軸状に配置した検出コイルと、
前記駆動コイルを交流駆動する駆動回路と、
計測回路とを有し、
前記第１検出用スリットと前記第２検出用スリットとは、各々前記基準スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なるように配置され、かつ、前記第１検出用スリットと軸方向位置が重なる基準スリットの部分に対する前記第１検出用スリットの周方向の配置と、前記第２検出用スリットと軸方向位置が重なる基準スリットの部分に対する前記第２検出用スリットの周方向の配置とは異なっており、
前記検出コイルは、軸方向の位置を異ならせて配置された第１検出コイルと第２検出コイルとより構成され、
前記第１検出コイルは軸方向位置が前記第１検出用スリットと少なくとも一部重なるように配置され、前記第２検出コイルは軸方向位置が前記第２検出用スリットと少なくとも一部重なるように配置され、
前記計測回路は、前記第１検出コイルに誘起された電圧信号と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相差を検出し、
前記トーションバーに捻れが生じていない状態において、前記第１検出用スリットの周方向の範囲と当該第１検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならず、前記トーションバーに捻れが生じていない状態において、前記第２検出用スリットの周方向の範囲と当該第２検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならないことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
請求項１記載のトルクセンサであって、
前記トーションバーの捻れの所定の範囲内において、前記第１検出用スリットの周方向の範囲と当該第１検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならず、前記トーションバーの捻れの前記所定の範囲内において、前記第２検出用スリットの周方向の範囲と当該第２検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならないことを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】
請求項１または２記載のトルクセンサであって、
前記基準スリットは、軸方向位置を異ならせて配置した、前記第１検出用スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なる第１基準スリットと、前記第２検出用スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なる第２基準スリットとより構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のトルクセンサであって、
前記第１駆動コイルと前記第２駆動コイルとは、相互に発生磁束の方向が相互に逆方向となっていることを特徴とするトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トーションバーの捻れ角を検出することによりトルクを計測するトルクセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トーションバーの捻れ角を検出することによりトルクを計測するトルクセンサとしては、トーションバーの入力軸に、軸方向に延びる磁性体の溝を設けると共に、入力軸を覆うようにトーションバーの出力軸に固定した非磁性導電体の円筒を設けたトルクセンサが知られている（たとえば、特許文献１）。このトルクセンサでは、トーションバーの出力軸に固定した円筒に、トーションバーの捻れに応じて、前記入力軸に設けた溝との重なり具合が変化する窓を設け、当該窓を包囲するように固定的に配置したコイルに生じる自己誘導起電力の大きさを検出する。
【０００３】
また、従来より、金属等の導電体に磁束を印加することにより導電体に生じるうず電流によって、検出コイルにおいて、導電体の大きさや構造に応じた位相変化が生じた磁束が観測されることが知られている（たとえば、特許文献２）。
【特許文献１】特開平8-240491号公報
【特許文献２】特公昭49-43217号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記特許文献１の技術によれば、トーションバーの捻れを表す量として、トーションバーの捻れの変化に対する変化量が微小な自己誘導起電力の大きさを検出するために、外乱の影響を受けやすいという問題があった。
そこで、このような外乱の影響を廃することのできるトルクセンサとして、本発明者は、先に行った特許出願（特願2007-113770）において、トーションバーの捻れ量に応じて位置関係が変化するスリットを各々備えた二つの非磁性導電体を通過させた磁束の位相変化より、トーションバーに加わるトルクを検出するトルクセンサを開示した。
【０００５】
そして、本発明は、磁束の位相変化を利用するトルクセンサにおいて、その測定精度をより向上することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題達成のために、本発明は、トルクセンサを、トーションバーと、前記トーションバーの一端に固定された、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性導電体で形成した第１円筒と、前記トーションバーの他端に固定された、前記第１円筒に挿入された形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、非磁性導電体で形成した第２円筒と、測定部とを含めて構成したものである。ただし、前記第１円筒と前記第２円筒とのうちの一方には基準スリットが設けられており、前記第１円筒と前記第２円筒とのうちの前記基準スリットが設けられていない方には、軸方向の位置を異ならせて配置した第１検出用スリットと第２検出用スリットとが設けられており、前記測定部は、前記第２円筒の内周側と前記第１円筒の外周側とのうちの一方側に、前記トーションバーと同軸状に配置した駆動コイルと、前記第２円筒の内周側と前記第１円筒の外周側とのうちの前記駆動コイルが配置されていない方側に、前記トーションバーと同軸状に配置した検出コイルと、前記駆動コイルを交流駆動する駆動回路と、計測回路とを備えたものである。また、前記第１検出用スリットと前記第２検出用スリットとは、各々前記基準スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なるように配置され、かつ、前記第１検出用スリットと軸方向位置が重なる基準スリットの部分に対する前記第１検出用スリットの周方向の配置と、前記第２検出用スリットと軸方向位置が重なる基準スリットの部分に対する前記第２検出用スリットの周方向の配置とは異なっており、前記駆動コイルは、軸方向の位置を異ならせて配置された第１駆動コイルと第２駆動コイルとより構成され、前記検出コイルは、軸方向の位置を異ならせて配置された第１検出コイルと第２検出コイルとより構成され、前記第１駆動コイルと前記第１検出コイルとは軸方向位置が前記第１検出用スリットと少なくとも一部重なるように配置され、前記第２駆動コイルと前記第２検出コイルとは軸方向位置が前記第２検出用スリットと少なくとも一部重なるように配置され、前記計測回路は、前記第１検出コイルに誘起された電圧信号と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相差を検出するものである。そして、前記トーションバーに捻れが生じていない状態において、前記第１検出用スリットの周方向の範囲と当該第１検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならず、前記トーションバーに捻れが生じていない状態において、前記第２検出用スリットの周方向の範囲と当該第２検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならないように設定されている。
【０００７】
また、望ましくは、前記トーションバーの捻れの所定の範囲内において、前記第１検出用スリットの周方向の範囲と当該第１検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならず、前記トーションバーの捻れの前記所定の範囲内において、前記第２検出用スリットの周方向の範囲と当該第２検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならないように設定されている。ここで、所定範囲は、望ましくは、トーションバーの捻れの有効測定範囲とする。
【０００８】
このように、前記トーションバーに捻れが生じていない状態において、前記第１検出用スリットの周方向の範囲と当該第１検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならず、前記トーションバーに捻れが生じていない状態において、前記第２検出用スリットの周方向の範囲と当該第２検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならないように設定することにより、トーションバーの捻れに対して生じる前記第１検出コイルに誘起された電圧信号と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相差を大きくしてトルクセンサの感度を向上したり、トーションバーの捻れに対して計測回路で検出する位相差のリニアリティ誤差を低減して、トルクセンサの測定精度を向上することができる。また、さらに、前記トーションバーの捻れの所定の範囲内において、前記第１検出用スリットの周方向の範囲と当該第１検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならず、前記トーションバーの捻れの前記所定の範囲内において、前記第２検出用スリットの周方向の範囲と当該第２検出用スリットの軸方向位置が重なる基準スリットの部分の周方向の範囲とは重ならないように設定することにより、トルクセンサの感度をさらに向上したり、トーションバーの捻れに対して計測回路で検出する位相差のリニアリティ誤差をさらに低減して、トルクセンサの測定精度をより向上することができるようになる。
【０００９】
なお、前記基準スリットは、軸方向位置を異ならせて配置した、前記第１検出用スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なる第１基準スリットと、前記第２検出用スリットと軸方向位置が少なくとも一部重なる第２基準スリットとに分割して設けるようにしてもよい。
【００１０】
また、前記第１駆動コイルと前記第２駆動コイルとは、相互に発生磁束の方向が相互に逆方向となるように設けるようにしてもよい。このようにすることにより、トーションバーの回転速度に依存した誤差の発生を、抑制できるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、磁束の位相変化を利用するトルクセンサにおいて、その測定精度をより向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
まず、第１の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係るトルクセンサの構成を示す。
ここで、図１ａはトルクセンサの正面を、図１ｂはトルクセンサの左側面を、図１ｃはトルクセンサの右側面を、図１ｄはトルクセンサの断面を、それぞれ模式的に表している。
図示するように、本トルクセンサは、測定対象のトルクが入力側（図１ａ、ｄにおける右方）端と出力側（図１ａ、ｄにおける左方）端との間の捻れ方向の力として加えられるトーションバー１０と、トーションバー１０に当該トーションバー１０の入力側で固定された入力側筒２１と、トーションバー１０に当該トーションバー１０の出力側で固定された出力側筒２２と、第１駆動コイル３１と、第２駆動コイル３２と、第１検出コイル４１と、第２検出コイル４２と、測定回路５０とを有している。
【００１３】
ここで、出力側筒２２は、非磁性導電体を用いて形成されており、トーションバー１０の入力側の底面が開放された円筒形状を有する。そして、トーションバー１０の出力側の底面の中心部分でトーションバー１０の出力側に固定されている。
【００１４】
次に、入力側筒２１は、非磁性導電体を用いて形成されており、同軸入れ子状に間隔をあけて配置された二つの両底面の無い中空の円筒形状部である内筒部と外筒部をトーションバー１０の出力側端で連結した形状を有する。そして、入力側筒２１の内側の円筒形状部である内筒部がトーションバー１０の入力側に固定されている。また、入力側筒２１は、出力側筒２２の内側に、出力側筒２２と同軸入れ子状に配置されるように設けられている。
【００１５】
そして、第１検出コイル４１と第２検出コイル４２は、出力側筒２２が中央孔に挿入された配置となるように、トーションバー１０の回転軸と同軸状に巻き回した形態で軸方向に並べて設けられている。
また、第１駆動コイル３１は、入力側筒２１の内筒部と外筒部の間に、トーションバー１０の回転軸と同軸状に巻き回した形態で、第１検出コイル４１に、入力側筒２１の外筒部と出力側筒２２の側壁を介して対面するように配置され、第２駆動コイル３２は、入力側筒２１の内筒部と外筒部の間に、トーションバー１０の回転軸と同軸状に巻き回した形態で、第２検出コイル４２に、入力側筒２１の外筒部と出力側筒２２の側壁を介して対面するように配置されている。
【００１６】
なお、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２は、トルクセンサの全体すなわち静止系に対して固定的に設けてもよいし、入力側筒２１と共に回転するように入力側筒２１に対して固定して設けるようにしてもよい。また、第１検出コイル４１と第２検出コイル４２も、静止系に対して固定的に設けてもよいし、出力側筒２２と共に回転するように出力側筒２２に対して固定して設けるようにしてもよい。
【００１７】
さて、出力側筒２２の側壁と入力側筒２１の外筒部との、第１駆動コイル３１が、第１検出コイル４１と対面する箇所と、第２駆動コイル３２が、第２検出コイル４２と対面する箇所とには、各々複数のスリットが設けられている。
すなわち、図２ａに示すように、出力側筒２２の側壁には、複数の周方向に並んだスリットである基準スリット６１が設けられている。
また、図２ｂに示すように入力側筒２１の外筒部の、第１駆動コイル３１が第１検出コイル４１と対面する部分には周方向に並んだスリットである第１検出用スリット６２が、第２駆動コイル３２が第２検出コイル４２と対面する部分には周方向に並んだスリットである第２検出用スリット６３が設けられている。
【００１８】
そして、図２ｃに示すように、トルクセンサにおいて、基準スリット６１と第１検出用スリット６２、基準スリット６１と第２検出用スリット６３は軸方向位置が少なくとも一部重なり合うように配置されている。
また、前述した基準スリット６１と第１検出用スリット６２と第２検出用スリット６３の周方向の配置は、基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２と第２検出用スリット６３の配置が、周方向について逆方向となるように設定する。すなわち、第１検出用スリット６２の周方向の範囲の中心と第２検出用スリット６３の周方向の範囲の中心とが、基準スリット６１の周方向の範囲の中心に対して周方向について反対側（一方は時計廻り側、他方は反時計廻り側）に位置するようにする。また、望ましくは、基準スリット６１の周方向の範囲の中心から、第１検出用スリット６２の周方向の範囲の中心までの周方向の距離の絶対値と、基準スリット６１の周方向の範囲の中心から、第２検出用スリット６３の周方向の範囲の中心までの距離の絶対値が等しくなるようにする。
【００１９】
ここで、基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の配置としては、図２ｄ１に示すように、トーションバー１０に捻れの無い状態において、基準スリット６１の周方向の範囲と、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の範囲が一部重なる配置や、図２ｅ１に示すようにトーションバー１０に捻れの無い状態において、基準スリット６１の周方向の範囲と、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の範囲が重ならずに周方向に接する配置や、図２ｆ１に示すようにトーションバー１０に捻れの無い状態において、基準スリット６１の周方向の範囲と、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の範囲が重ならずに周方向に離間している配置が考えられる。
【００２０】
そして、図２ｄ１、ｅ１、ｆ１のいずれの配置の場合も、各々図２ｄ２、ｅ２、ｆ２に示すように、基準スリット６１に対する第１検出用スリット６２の周方向の距離と、基準スリット６１に対する第２検出用スリット６３の周方向の距離とは、トーションバー１０の捻れによって生じる出力側筒２２と入力側筒２１との回転角度差に応じて、相互に逆方向に変化することになる。
【００２１】
そして、このような、基準スリット６１と第１検出用スリット６２との周方向の距離と、基準スリット６１と第２検出用スリット６３との周方向の距離との、相互に逆方向の変化に伴って、直列接続した第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２とを交流信号で駆動したときに、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相には、異なる変化が表れる。結果、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相には、トーションバー１０の捻れ量に応じて異なる変化が表れることになる。
【００２２】
ここで、基準スリット６１と第１検出用スリット６２との周方向の距離と、基準スリット６１と第２検出用スリット６３との周方向の距離との、相互に逆方向の変化に伴って、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相に異なる変化が表れるのは、次の原理によるものと推定される。
【００２３】
すなわち、直列接続した第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２とを交流信号で駆動したときに、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される磁束の成分のうち、出力側筒２２の基準スリット６１と、入力側筒２１の第１検出用スリット６２または第２検出用スリット６３の双方を通過し出力側筒２２と入力側筒２１の双方を透過しなかった磁束成分を第１磁束成分、出力側筒２２のみを透過した磁束成分を第２磁束成分、入力側筒２１のみを透過した磁束成分を第３磁束成分、入力側筒２１と出力側筒２２の双方を透過した磁束成分を第４磁束成分とする。ここで、以上の第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される第２磁束成分は出力側筒２２の透過による位相変化を受けた磁束成分となり、第３磁束成分は入力側筒２１の透過による位相変化を受けた磁束成分となり、第４磁束成分は入力側筒２１の透過と出力側筒２２の透過による位相変化を受けた磁束成分となる。
【００２４】
そして、第１検出コイル４１で検出される前述した第１磁束成分の強度と第２磁束成分の強度と第３磁束成分の強度との組み合わせは、基準スリット６１と第１検出用スリット６２との周方向の距離に応じたものとなり、第２検出コイル４２で検出される第１磁束成分の強度と第２磁束成分の強度と第３磁束成分と第４磁束成分の強度との組み合わせは、基準スリット６１と第２検出用スリット６３との周方向の距離に応じたものとなる。
【００２５】
そして、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号は、各磁束成分の合成ベクトルを表すものとなり、この合成ベクトルの位相は、各位相の磁束成分の強度比によって変化する。よって、第１検出コイル４１で検出される検出信号の位相には基準スリット６１と第１検出用スリット６２との周方向の距離の変化に応じた変化が、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相には基準スリット６１と第２検出用スリット６３との周方向の距離の変化に応じた変化が表れ、結果、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相には、トーションバー１０の捻れ量に応じて異なる変化が表れることになる。
【００２６】
したがって、このように、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相には、トーションバー１０の捻れ量に応じて異なる変化が表れるので、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される検出信号の位相差を測定すれば、トーションバー１０の捻れ量を測定することができ、この捻れ量より、トーションバー１０に加えられたトルクを算定することができる。
【００２７】
なお、以上のような基準スリット６は、図２ｇに示すように、第１検出用スリット６２と軸方向位置が少なくとも一部重なる部分と、第２検出用スリット６３と軸方向位置が少なくとも一部重なる部分とを分割して、二列に径方向に並んだ形態で設けるようにしてもよい。また、この場合には、基準スリット６の第１検出用スリット６２と軸方向位置が少なくとも一部重なる部分と、第２検出用スリット６３と軸方向位置が少なくとも一部重なる部分とは、図２ｈに示すように周方向にずらして配置するようにしてもよい。
【００２８】
さて、次に、以上のような直列接続した第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２の駆動と、測定を行うのが測定回路５０である。
すなわち、図３ａに示すように、測定回路５０は、発振回路５１と、第１差動増幅器５２と、第２差動増幅器５３と、位相差検出回路５４とを有している。そして、発振回路５１は、交流の駆動信号を生成して、直列に接続された第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２に印加して一次磁束を発生し、第１差動増幅器５２は第１検出コイル４１に誘起起電力によって生じる検出信号を増幅し、第２差動増幅器５３は第２検出コイル４２に誘起起電力によって生じる検出信号を増幅する。
【００２９】
そして、位相差検出回路５４は、第１差動増幅器５２が増幅した第１検出コイル４１の検出信号と、第２差動増幅器５３が増幅した第２検出コイル４２の検出信号との位相差を検出する。そして、この位相差検出回路５４が検出した位相差の大きさによって、トーションバー１０の捻れ量すなわちトーションバー１０に加えられたトルクが表されることになる。
【００３０】
ここで、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２は、発生磁束の方向を同方向とするようにしてもよいが、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２の発生磁束の方向は逆方向とすることが好ましい。
発生磁束の方向を逆方向とすることは、図３ａに模式的に示すように、その巻き線の回転軸回りの物理的な巻き方向を逆方向としたり、図３ｂに示すように、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２の巻き線の回転軸回りの物理的な巻き方向は同じとしつつ、発振回路５１から第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２に加える駆動信号の向きを逆とすることにより実現できる。
【００３１】
さて、このようなトルクセンサの構成において、本実施形態では、前述した基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の配置を、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０に捻れの無い状態において重ならないように設定する。また、さらに望ましくは、前述した基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の配置を、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の有効測定範囲内の捻れの如何に関わらずに重ならないように設定する。
【００３２】
以下、このように、基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の配置を設定する理由について説明する。
いま、図４ａに示すように、スリットオーバーラップ量を定義する。
すなわち、図４ａに示すように、トーションバー１０に捻れの無い状態において、基準スリット６１の周方向の範囲と、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の範囲が周方向に距離ｄ重なる場合には、+ｄをスリットオーバーラップ量とする。また、図４ｂに示すように、トーションバー１０に捻れの無い状態において、基準スリット６１の周方向の範囲と、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の範囲が重ならずに周方向に接する場合には、スリットオーバーラップ量を０とする。そして、図４ｃに示すように、トーションバー１０に捻れの無い状態において、基準スリット６１の周方向の範囲と、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の範囲が重ならずに周方向に距離ｄ離間している場合には、-ｄをスリットオーバーラップ量とする。
【００３３】
そして、このようなスリットオーバーラップ量を変化させながら、トルクセンサの感度及びリニアリティ誤差を求めた比較実験結果を図５に示す。
なお、この比較実験において用いたトルクセンサは、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２の発生磁束の方向を逆方向とし、駆動周波数を２０ｋHzとし、各スリットの数を１５、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３のスリット長を６mm、各スリットの幅を２mm、第１検出用スリット６２と第２検出用スリット６３の軸方向間隔を5mm、各スリットの周方向間隔を8.5mmとし、入力側筒２１の材質をアルミニウム合金(A5056)、厚みを２mmとし、出力側筒２２の材質をアルミニウム合金(A5056)、厚みを２mmとし、入力側筒２１と出力側筒２２の間隔を０.５mm、入力側筒２１と出力側筒２２との間の間隙の中央位置までの回転中心軸からの距離（半径）を25mmとしたものである。
【００３４】
また、この比較実験において用いたトルクセンサは、トーションバー１０に加えたトルクとトーションバー１０の捻り角とが比例する範囲（トーションバー１０の有効測定範囲）内の最大トルクFSが±５Nmであり、最大トルクFSを加えたときのトーションバー１０の捻れによる、基準スリット６１の第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３に対する相対的な周方向の移動距離が±0.18mmである。
【００３５】
図５ａは、スリットオーバーラップ量を-0.20mm、0.00mm、0.18mmとしたとき各々の、トーションバー１０に最大トルクFSを加えたときの、位相相差検出回路５４が検出した位相差を表したものである。
図より、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに重なるスリットオーバーラップ量である0.18mm、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０に捻れの無い状態において重ならずトーションバー１０に捻れの有る状態において重なる0.00mm、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに重ならないスリットオーバーラップ量である-0.20mmの順に、トーションバー１０の捻れに対して検出される位相差が大きくなり、トルクセンサの感度が良好となることが分かる。
【００３６】
次に、図５ｂは、スリットオーバーラップ量を-0.20mm、0.00mm、0.18mmとしたとき各々の、トーションバー１０に最大トルクFSを加えたときに検出される位相差のリニアリティ誤差を表したものである。
図より、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに重なるスリットオーバーラップ量である0.18mm、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０に捻れの無い状態において重ならずトーションバー１０に捻れの有る状態において重なる0.00mm、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに重ならないスリットオーバーラップ量である-0.20mmの順に、リニアリティ誤差が小さくなることが分かる。
【００３７】
以上より、基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の配置を、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０に捻れの無い状態において重ならないように設定することにより、感度の向上やリニアリティ誤差の低減を実現することができることが分かる。また、さらには、前述した基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の配置を、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに重ならないように設定すれば、より感度の向上やリニアリティ誤差の低減を実現することができることが分かる。なお、基準スリット６１と第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３との周方向の範囲が、トーションバー１０の捻れの如何に関わらずに重ならないように設定する場合において、基準スリット６１に対する、第１検出用スリット６２及び第２検出用スリット６３の周方向の距離は、前述した感度やリニアリティ誤差の個々のトルクセンサにおける特性を考慮して最適値に設定するようにする。
【００３８】
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、以上で説明してきた実施形態では、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２を出力側筒２２の外周側に設け、第１検出コイル４１と第２検出コイル４２を入力側筒２１の内筒部と外筒部の間に配置するようにしてもよい。また、基準スリット６１を入力側筒２１に、第１検出用スリット６２と第２検出用スリット６３を出力側筒２２に設けるように構成してもよい。また、入力側筒２１をトーションバー１０の出力側に、出力側筒２２をトーションバー１０の入力側に固定するようにしてもよい。
【００３９】
また、以上の実施形態においては、トーションバー１０を、測定回路５０の接地レベルに接続することも好ましい。
ここで、トーションバー１０を測定回路５０の接地レベルへの接続は、たとえば、トーションバー１０を回動可能に支持する、潤滑材として導電性グリースが用いたベアリングを設けて、トーションバー１０とベアリングの外輪を導電させると共に、このベアリングの外輪を測定回路５０の接地レベルに接続することにより実現することができる。または、トーションバー１０に対してスリップリングを設け、スリップリングを介してトーションバー１０の電位レベルを接地レベルに接続するようにしてもよい。
【００４０】
また、トーションバー１０と入力側筒２１、トーションバー１０と出力側筒２２は、電気的に絶縁するようにしてもよい。
このように、本発明者らの実験によれば、トーションバー１０を測定回路５０の接地レベルに接続したり、入力側筒２１及び出力側筒２２を絶縁することにより、本発明者らの実験によれば、トーションバー１０の回転速度に依存した誤差を抑制することができる。これは第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２により発生した磁束によるトーションバー１０の軸電流の発生を抑制して、二つの磁気回路のアンバランスを抑制することができることによるものと推定される。
【００４１】
なお、前述のように、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２の発生磁束の方向を逆方向とすることが好ましい理由は、本発明者らの実験によれば、このようにすることにより、トーションバー１０の回転に依存した誤差を抑制することができるからである。そして、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２の発生磁束の方向を逆方向とすることによって、トーションバー１０の回転速度に依存した誤差を抑制できるのは、やはり、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２により発生した磁束によるトーションバー１０の軸電流の発生を抑制して、二つの磁気回路のアンバランスを抑制することができることによるものと推定される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係るトルクセンサの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るトルクセンサの構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るスリットの重なり幅と位相変化の関係の例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るトルクセンサの測定回路の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るトルクセンサの比較実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０…トーションバー、２１…入力側筒、２２…出力側筒、３１…第１駆動コイル、３２…第２駆動コイル、４１…第１検出コイル、４２…第２検出コイル、５０…測定回路、５１…発振回路、５２…第１差動増幅器、５３…第２差動増幅器、５４…位相差検出回路、６１…基準スリット、６２…第１検出用スリット、６３…第２検出用スリット。
【図１】
2010091505.tif 000003
【図２】
2010091505.tif 000004
【図３】
2010091505.tif 000005
【図４】
2010091505.tif 000006
【図５】
2010091505.tif 000007