(57)【要約】【課題】トルクセンサの回転系の慣性モーメントを低減する。【解決手段】トーションバー１０の入力側に固定された外側筒２１と、トーションバー１０の出力側に固定された内側筒２２とには、外側筒２１と内側筒２２を通過する磁束に位相変化を与えるためのスリットが設けられている。外側筒２１と内側筒２２とは、各筒の形状を形成するように合成樹脂で製造した母材２１１、２２１に、薄膜層２１２、２２２を、スリットを含む軸方向範囲に全周に渡って設けて構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーの捻れ量を検出することによりトルクを計測するトルクセンサであって、
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外側筒と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記外側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内側筒と、
測定部とを有し、
前記外側筒と前記内側筒とには、当該外側筒と当該内側筒を通過する磁束に前記トーションバーの捻れ量に応じた位相変化を与えるためのスリットが設けられており、
前記測定部は、前記外側筒と前記内側筒を通過する磁束を生成するとともに、当該外側筒と当該内側筒を通過した磁束の位相変化を検出し、
前記外側筒と前記内側筒とのうちの少なくとも一方は、合成樹脂の母材と、当該母材の前記スリットを含む軸方向範囲に全周に渡って形成された非磁性導電体の薄膜層とより形成されている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、
前記外側筒と前記内側筒の双方は、合成樹脂の母材と、当該母材の前記スリットを含む軸方向範囲に全周に渡って形成された非磁性導電体の薄膜層とより形成されている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、
前記非磁性導電体の薄膜層は、合成樹脂の母材に非磁性導電体を無電解メッキして形成され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一端側に連結した、アルミニウム合金等の非磁性導電体の外側筒と、トーションバーの他端側に連結した非磁性導電体の内側筒とを同軸入れ子状に設け、トーションバーの捻れ量に応じて生じる外側筒に設けたスリットと内側筒に設けたスリットとの位置関係の変化によって、外側筒と内側筒を通過する磁束にトーションバーの捻れ量に応じた位相変化が生じることを利用して、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が知られている（たとえば、特許文献１、２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2010-091506号公報
【特許文献２】特開2010-085155号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したトルクセンサを微小トルクの検出に適用する場合、外側筒や内側筒やトーションバーなどの回転系の慣性モーメントの影響が無視できなくなるため、微小トルクの検出精度を向上するためには、回転系の慣性モーメントをできるだけ小さくすることが必要となる。
【０００５】
そこで、本発明は、回転系の慣性モーメントを低減したトルクセンサを提供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、トーションバーの捻れ量を検出することによりトルクを計測するトルクセンサを、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外側筒と、前記トーションバーの他端に固定された、前記外側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内側筒と、測定部とより構成したものである。ただし、前記外側筒と前記内側筒とには、当該外側筒と当該内側筒を通過する磁束に前記トーションバーの捻れ量に応じた位相変化を与えるためのスリットが設けられており、前記測定部は、前記外側筒と前記内側筒を通過する磁束を生成するとともに、当該外側筒と当該内側筒を通過した磁束の位相変化を検出し、前記外側筒と前記内側筒とのうちの少なくとも一方は、合成樹脂の母材と、当該母材の前記スリットを含む軸方向範囲に全周に渡って形成された非磁性導電体の薄膜層とより形成されているものである。
【０００７】
ここで、このようなトルクセンサは、前記外側筒と前記内側筒の双方を、合成樹脂の母材と、当該母材の前記スリットを含む軸方向範囲に全周に渡って形成された非磁性導電体の薄膜層とより形成することが好ましい。
また、前記非磁性導電体の薄膜層は、合成樹脂の母材に非磁性導電体を無電解メッキして形成されているものであってもよい。
このようなトルクセンサによれば、内側筒や外側筒を、非磁性導電体よりも密度の小さな合成樹脂で製作した母材に、非磁性導電体の層を設けることにより構成したので、内側筒や外側筒の質量を小さくすることができ、結果、回転系の慣性モーメントを小さく抑えることができる。そして、その結果、微小トルクの検出精度を向上することができるようになる。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明によれば、回転系の慣性モーメントを低減したトルクセンサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るトルクセンサの構造を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るトルクセンサの外側筒と内側筒のスリットを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る外側筒と内側筒の層構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明のトルクセンサ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１において、図１ａはトルクセンサの正面を、図１ｂ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、このトルクセンサは、測定対象のトルクが入力側（図１ａ、ｂにおける左方）端と出力側（１ａ、ｂにおけるにおける右方）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の入力側に固定された外側筒２１と、トーションバー１０の出力側に固定された内側筒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。そして、トーションバー１０は、両端側でベアリング１１０によって、回動可能に支持されている。
【００１１】
ここで、外側筒２１は、おおよそ、トーションバー１０の出力側の底面が開放された円筒形状を有し、入力側の底面の中心部分で、トーションバー１０の入力側に固定されている。また、内側筒２２は、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の入力側端で連結した形状を有する。そして、内側筒２２の内側の円筒形状部である内筒部がトーションバー１０の出力側に固定されている。
【００１２】
次に、図２ａに外側筒２１の斜視図を、図２ｂに内側筒２２の斜視図を示す。外側筒２１の周面には複数のスリット６１、６２が周方向に配列されて設けられており、内側筒２２の外側の円筒形状部である外筒部の周面には複数のスリット６３、６４が周方向に配列されて設けられている。そして、図２ｃに示すように、外側筒２１のスリット６１と内側筒２２のスリット６３の軸方向位置が重なり、外側筒２１のスリット６２と内側筒２２のスリット６４の軸方向位置が重なるように、内側筒２２は、外側筒２１の内側に同軸状に挿入された形態で配置されている。
【００１３】
そして、第１駆動コイル３１と第１検出コイル４１とは、間に外側筒２１のスリット６１と内側筒２２のスリット６３とが位置するように対向して設けられており、第２駆動コイル３２と第２検出コイル４２とは、間に外側筒２１のスリット６２と内側筒２２のスリット６４とが位置するように対向して設けられている。
【００１４】
そして、第１駆動コイル３１と第２駆動コイル３２とは測定回路５０によって交流駆動され磁束を発生する。また、第１検出コイル４１は、第１駆動コイル３１が発生し、内側筒２２と外側筒２１を通過した磁束を検出し、第２検出コイル４２は、第２駆動コイル３２が発生し、内側筒２２と外側筒２１を通過した磁束を検出する
そして、測定回路５０は、トーションバー１０の捻れに追従して生じるスリットの位置関係の変化に応じて、第１検出コイル４１と第２検出コイル４２で検出される信号の位相変化より、トーションバー１０に加わるトルクを算出する。
【００１５】
次に、図３ａ１に外側筒２１の断面構造を模式的に示す。外側筒２１は、外側筒２１の形状を形成するようにABS樹脂などの合成樹脂で製造した母材２１１に、銅やアルミニウムやこれらの合金など非磁性導電体の薄膜層２１２を設けたものである。
ここで、外側筒２１の非磁性導電体の薄膜層２１２は、図３ａ１、図２ａに示すように、外側筒２１の母材２１１の外周面の、スリット６１とスリット６２を含む軸方向範囲に全周に渡って設ける。
ただし、薄膜層２１２は、図３ａ２に示すように、外側筒２１の母材２１１の内周面の、スリット６１とスリット６２を含む軸方向範囲に全周に渡って設けるようにしたり、外側筒２１の母材２１１の内周面と外周面との双方に、スリット６１とスリット６２を含む軸方向範囲に全周に渡って設けるようにしてもよい。
【００１６】
また、メッキ槽への液浸によって薄膜層２１２を形成する場合などには、図３ａ３に示すように、外側筒２１の母材２１１の、スリット６１とスリット６２を含む軸方向範囲を含む軸方向の一方側の全てについて薄膜層２１２を形成したり、外側筒２１の母材２１１の全体を覆うように薄膜層２１２を形成するようにしてもよい。
【００１７】
図３ｂ１に内側筒２２の断面構造を模式的に示す。内側筒２２は、内側筒２２形状を形成するようにABS樹脂などの合成樹脂で製造した母材２２１に、銅やアルミニウムやこれらの合金など非磁性導電体の薄膜層２２２を設けたものである。
ここで、内側筒２２の非磁性導電体の薄膜層２２２は、図３ｂ１、図２ｂに示すように、内側筒の母材２２１の外側の筒形状部である外筒部の外周面の、スリット６３とスリット６４を含む軸方向範囲に全周に渡って設ける。
ただし、薄膜層２２２は、図３ｂ２に示すように、内側筒２２の母材２２１の外筒部の内周面の、スリット６３とスリット６４を含む軸方向範囲に全周に渡って設けるようにしたり、内側筒２２の母材２２１の外筒部の内周面と外周面との双方に、スリット６３とスリット４を含む軸方向範囲に全周に渡って設けるようにしてもよい。
【００１８】
また、メッキ槽への液浸によって薄膜層２２２を形成する場合などには、図３ｂ３に示すように、内側筒２２の母材２２１の、スリット６３とスリット６４を含む軸方向範囲を含む軸方向の一方側の全てについて薄膜層２２２を形成したり、内側筒２２の母材２２１の全体を覆うように薄膜層２２２を形成するようにしてもよい。
【００１９】
なお、非磁性導電体の薄膜層２１２、２２２の厚みは、たとえば、３０μｍから６０μｍとする。
また、非磁性導電体の薄膜層２１２、２２２は、無電解めっきや、蒸着や塗装や、非磁性導電体製のシートや薄膜を母材２１１、２２１に貼付することなどにより形成することができる。
以上、本発明の実施形態について説明した。
以上のように、本実施形態によれば、内側筒２２や外側筒２１を、非磁性導電体よりも密度の小さな合成樹脂で製作した母材２１１、２２１に、非磁性導電体の層２１２、２２２を設けることにより構成したので、内側筒２２や外側筒２１の質量を小さくすることができ、結果、回転系の慣性モーメントを小さく抑えることができる。
【符号の説明】
【００２０】
１０…トーションバー、２１…外側筒、２２…内側筒、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、６１…スリット、６２…スリット、６３…スリット、６４…スリット、１１０…ベアリング、２１１…母材、２１２…薄膜層、２２１…母材、２２２…薄膜層。
【図１】
2014224740.tif 000003
【図２】
2014224740.tif 000004
【図３】
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