(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーを介して同軸的に連結された第１及び第２の回転軸間に発生する該トーションバー軸周りの捻れトルクを検出するトルクセンサであって、
少なくとも１つのコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答してインダクタンス変化を該コイルに生じさせるように前記第１及び第２の磁気応答部材を構成したセンサ部と、
前記少なくとも１つのコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記少なくとも１つのコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、前記捻れトルクに応じた発振出力信号を生じるものと、
前記自励発振回路の前記発振出力信号の振幅レベルに基づきトルク検出信号を出力する出力回路と
を備えるトルクセンサ。
【請求項２】
前記自励発振回路は、その発振周波数を高周波数帯域に設定している、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコイルは、回路基板上に配置されたフラットコイルからなる、請求項１又は２に記載のトルクセンサ。
【請求項４】
前記回路基板は、前記フラットコイルを配置した第１の基板層及びその他の回路要素を配置した第２の基板層を含む複数の基板層からなる、請求項３に記載のトルクセンサ。
【請求項５】
前記少なくとも１つのコイル、前記自励発振回路のうち少なくとも１つに含まれる回路要素を配置した回路基板が、前記回転軸の軸方向に対して垂直をなすように配置されている、請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項６】
前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた面板の形状をなしており、ぞれぞれの面板が近接して前記窓パターンが対向するように配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載のトルクセンサ。
【請求項７】
前記第１及び第２の磁気応答部材の一方が、それに対応する前記第１及び第２の回転軸の一方に対して１箇所で連結され、回転方向には一体的に動くが、軸線に対する傾きに対しては相対的に自由であるように組み立てられている、請求項６に記載のトルクセンサ。
【請求項８】
前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた円筒形状をなしており、ぞれぞれの円筒が重なり前記窓パターンが対向するように配置されている、請求項１〜５のいずれかに記載のトルクセンサ。
【請求項９】
前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ２系列の前記窓パターンを有し、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応じて前記第１及び第２の磁気応答部材の前記窓パターンの重なり具合が変化し、この前記窓パターンの重なり具合の変化は、前記２系列の間で逆特性を示すように構成されており、
前記窓パターンの各系列に対応して、前記コイルが個別に設けられ、かつ、前記自励発振回路がそれぞれ設けられる、請求項６〜８のいずれかに記載のトルクセンサ。
【請求項１０】
前記各系列に対応する前記自励発振回路の発振出力信号に基づく検出信号を差動的に合成するための回路を含む、請求項９に記載のトルクセンサ。
【請求項１１】
前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ２系列の前記窓パターンを有し、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応じて前記第１及び第２の磁気応答部材の前記窓パターンの重なり具合が変化し、この前記窓パターンの重なり具合の変化は、前記２系列の間で逆特性を示すように構成されており、
前記少なくとも１つのコイルは、前記窓パターンの各系列に対応して設けられた２つのコイルからなる第１のコイル対と、前記窓パターンの各系列に対応して設けられた２つのコイルからなる第２のコイル対とを含み、
前記自励発振回路は、前記第１及び第２のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続して２つの直列回路を形成し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、かつ、各コイル対毎のコイル接続点から取り出した２つの発振出力信号を、特性の異なる２つのトルク検出信号として出力するように構成されている、請求項６〜８のいずれかに記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は２軸間の相対的回転位置を検出するトルクセンサに関し、特に、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなるトルクセンサに関し、例えば自動車のパワーステアリング軸に負荷されるねじり負荷を検出するためのトルクセンサとしての用途に適したものである。
【背景技術】
【０００２】
トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸に発生するトルクを、該入力軸及び出力軸間のねじれ量（相対回転位置）として検出するトルクセンサが公知である。例えば、下記特許文献１及び特許文献２には、円周方向に複数の開口窓を２列で設けたアルミニウム製つまりは非磁性導電部材からなる円筒体をそれぞれ入力軸及び出力軸に取り付け、両円筒体における２列の開口窓列が互いに重なり合うように配置されてなり、また前記各開口窓列に対応して検出コイルをそれぞれ配置することで、ねじれ量（相対回転位置）に応じた各列における開口窓の重なりの変化を前記２つの検出コイルによって検出するようにした所謂ダブルシャッタ式のトルクセンサが示されている。【０００３】
また、下記特許文献３及び特許文献４において、所謂シングルシャッタ式のトルクセンサが示されている。この特許文献３及び特許文献４に示されているシングルシャッタ式のトルクセンサは、円周方向に複数の溝を形成してなるギア歯加工された入力軸に対して、円周方向に複数の開口窓を２列で設けたアルミニウム製の円筒体を取り付けた出力軸を、前記複数の溝と前記２列の開口窓列とが互いに重なり合うように配置されてなり、また前記開口窓列に対応して検出コイルをそれぞれ配置することで、ねじれ量（相対回転位置）に応じた各列における前記開口窓と前記複数の溝との重なりの変化を前記２つの検出コイルによって検出することのできるようにしている。【０００４】
上記いずれのタイプのトルクセンサにおいても、従来のものは、コイル励磁のための交流信号源を専用に具備し、該交流信号源から発生された交流信号をコイルに印加することで該コイルを交流励磁する。そのため、検出用コイルを組み込んだ検出回路とは別に、専用の励磁用交流信号発振器を設けなければならなかった。【０００５】
一方、ＬＣ発振回路の原理を利用して、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込むことにより、専用の励磁用交流信号源を不要にした近接センサも知られている（例えば特許文献５）。この種の自励発振型の近接センサは、専用の励磁用交流信号源を設ける必要がないため、装置構成を小型化することができるので有利である。しかし、従来の自励発振型の近接センサは、検出対象の近接に応じた発振周波数の変動を検出する構成からなっているため、周波数弁別回路が必要であった。また、従来の自励発振型の近接センサは、発振周波数の変動を検出するのに適した構成ではあったが、発振出力信号の振幅レベルに基づき検出対象の位置を検出できる構成とはなっておらず、トルクセンサへの応用もできていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１１４５１８号
【特許文献２】特許第３３４６１０２号
【特許文献３】特許第３３４６０８５号
【特許文献４】特許第３３８７３３７号
【特許文献５】特開平１０−１７３４３７号
【発明の概要】
【０００７】
本発明の主たる目的は、コイルを検出要素として用いたトルクセンサにおいて、全体的な装置構成の簡略化及び小型化を促進することである。この目的達成のための主たるアプローチは、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなる自励発振型の検出回路を用いたトルクセンサを提供することにある。
【０００８】
本発明に係るトルクセンサは、トーションバーを介して同軸的に連結された第１及び第２の回転軸間に発生する該トーションバー軸周りの捻れトルクを検出するトルクセンサであって、少なくとも１つのコイル、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答してインダクタンス変化を該コイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成したセンサ部と、前記少なくとも１つのコイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記少なくとも１つのコイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、前記捻れトルクに応じた発振出力信号を生じるものとを備える。
【０００９】
本発明によれば、トルクセンサにおける検出用のコイルを自励発振回路内にそのインダクタンス要素として組み込んだので、自励発振によってコイルを励磁することにより、発振用インダクタンス要素と検出用インダクタンス要素とが教養されることになり、簡素化した構成からなるトルクセンサを提供することができる。そのようなトルクセンサにおいて、前記自励発振回路の前記発振出力信号の振幅レベルに基づきトルク検出信号を出力する出力回路を更に備えることにより、発振出力信号の振幅レベルに基づき検出対象の位置を検出することができる。したがって、周波数弁別によらない、シンプルな振幅レベル弁別によるトルク検出が可能となる。
【００１０】
一例として、前記コイルとして、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイル（プリントコイル）からなるものを用いるとよい。これにより、コイル構成を簡素化することができ、トルクセンサ全体の小型化に寄与する。なお、フラットコイル（プリントコイル）は巻数が少ないので、磁束量が少なく、一般的には、検出出力ゲインを大きくとることが困難である。しかし、本発明によれば、自励発振周波数を高く設定することにより、検出出力交流信号を整流して直流電圧レベルの検出信号を得るように構成した場合、検出出力ゲインを大きくとることができる。したがって、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルを検出要素として用いることにより更に簡素化した構成を採用することと、その場合に、不足しがちな磁束を補うことができる、という従来技術では解決できなかった課題を解決することができる。
【００１１】
一例として、前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた面板の形状をなしており、ぞれぞれの面板が近接して前記窓パターンが対向するように配置されているものであってよい。
【００１２】
別の例として、前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた円筒形状をなしており、ぞれぞれの円筒が重なり前記窓パターンが対向するように配置されているものであってよい。
【００１３】
一例として、前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ２系列の前記窓パターンを有し、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応じて前記第１及び第２の磁気応答部材の前記窓パターンの重なり具合が変化し、この前記窓パターンの重なり具合の変化は、前記２系列の間で逆特性を示すように構成されており、前記窓パターンの各系列に対応して、前記コイルが個別に設けられ、かつ、前記自励発振回路がそれぞれ設けられるものであってよい。
【００１４】
別の例として、複数の自励発振回路を設けることなく、１個の自励発振回路のみとしてもよい。その場合、前記少なくとも１つのコイルは、前記窓パターンの各系列に対応して設けられた２つのコイルからなる第１のコイル対と、前記窓パターンの各系列に対応して設けられた２つのコイルからなる第２のコイル対とを含み、１個の前記自励発振回路は、前記第１及び第２のコイル対の各対毎に該コイル対を構成する２つのコイルをそれぞれ直列接続して２つの直列回路を形成し、かつ、これらの直列回路を並列接続してなるものを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、かつ、各コイル対毎のコイル接続点から取り出した２つの発振出力信号を、特性の異なる２つのトルク検出信号として出力するように構成されていてよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下、次に示す添付図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【図１】本発明の第１実施例に係るトルクセンサの側断面図。
【図２】図１におけるセンサ部の各磁気応答部材の分解斜視図。
【図３】（ａ）は第２の磁気応答部材の嵌合筒部の先端の端面図、（ｂ）はその側面図。
【図４】図１に示されたセンサ基板部の一構成例を示す一部拡大断面図。
【図５】（ａ）はセンサ基板部に設けられるフラットコイルの一例を示す正面図、（ｂ）及び（ｃ）は円板状の磁気応答部材における開口窓の配列パターン例を示す正面図、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はねじれ角に応じた第１及び第２の磁気応答部材の開口窓の重なりの変化を示す正面図。
【図６】本実施例に係るトルクセンサの検出回路部の構成例を示すブロック図。
【図７】センサ部のフラットコイルをインダクタンス要素として組み込んだ自励発振回路の一例を示す回路図。
【図８】自励発振回路における共振特性の一例を示す図。
【図９】第１系列及び第２系列のトルク検出信号の値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係の一例を示すグラフ。
【図１０】本発明の第２実施例に係るトルクセンサの側断面図。
【図１１】図１０におけるセンサ部の各磁気応答部材の分解斜視図。
【図１２】第２実施例における第１及び第２の磁気応答部材の組み合わせを抽出して示す側面図。
【図１３】（ａ）は第２実施例における第１センサ基板の構成例を示す図、（ｂ）は第２実施例における第２センサ基板の構成例を示す図、（ｃ）はステアリング回転センサのための磁性体パターンの一例を示す図、（ｄ）は第１センサ基板に配置されるステアリング回転センサのための複数のコイルの配列と（ｃ）に示した磁性体パターンとの対応関係を示す図。
【図１４】第２実施例に係るトルクセンサステアリング回転センサのための検出回路部の構成例を示すブロック図。
【図１５】本発明に係るトルクセンサのための検出回路の別の構成例を示す回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例に係るトルクセンサの側断面図であり、図示の便宜上、センサ部１０の半分は省略して示している。図１において、この実施形態に係るトルクセンサはセンサ部１０と検出回路部とで構成されてなり、自動車のステアリングシャフトのトーションバーＴに負荷されるねじれトルクを検出する。公知のように、ステアリングシャフトにおいては例えば丸棒の入力軸（第１の回転軸）１と出力軸（第２の回転軸）２の各磁性シャフト（例えば鉄などの磁性部材からなる）がトーションバーＴを介して同軸的に連結されており、これら入力軸１及び出力軸２はトーションバーＴによるねじれ変形の許す限りの限られた角度範囲（例えば最大でも＋９度〜−９度程度の範囲）で相対的に回転しうるようになっている。検出回路部は、センサ基板部２０に配置された後述するような複数の回路要素で構成される。また、センサ部１０の一部品であるコイルは、後述するように、フラットコイルの形態で、センサ基板部２０に組み込まれている。
【００１７】
センサ部１０は、前記コイルと、入力軸（第１の回転軸）１に連結された第１の磁気応答部材３、出力軸（第２の回転軸）２に連結された第２の磁気応答部材４とで構成される。第１及び第２の磁気応答部材３，４は、公知の磁気応答性材質で構成されており、例えば、良導電性かつ非磁性（反磁性）の材質（例えば、アルミニウムあるいは銅など）及び磁性体（例えば鉄）の少なくとも一方の材質で構成される。この実施例では、両材質の組み合わせを用いるものとし、一方の磁気応答部材３が磁性体（例えば鉄）からなり、他方の磁気応答部材４が反磁性材質（例えばアルミニウム）からなるものとする。
【００１８】
図１に示された第１実施例において、各磁気応答部材３，４はそれぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた面板の形状（円板状、詳しくはリング円板状）をなしており、ぞれぞれの面板が密接に近接して前記窓パターンが対向するように配置されている。トルクセンサでは公知のように、窓パターンとは、パターン化された窓を意味し、窓とは、各磁気応答部材３，４の持つ前記所定の磁気応答性能が失われる（若しくは変化する）部分である。本実施例では、この窓パターンは、開口窓３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂからなっている。公知のように、２つの磁気応答部材３，４の窓の重なりの変化が磁性的なシャッターの役割を果たす。以下、その材質を考慮して、便宜的に、第１の磁気応答部材３を鉄シャッターとも言い、第２の磁気応答部材４をアルミシャッターとも言うことにする。
【００１９】
図２は、各磁気応答部材３，４の分解斜視図である。第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３は、入力軸１の周囲において軸方向に延びる３つの嵌合片３ｃを、円周方向に略等間隔で具備し、各嵌合片３ｃの先端にはキー溝３ｄが形成されている。第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３において、嵌合片３ｃの内側は中心空間となっており、第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３を入力軸１（あるいは出力軸２）を嵌挿し得るように構成されている。
【００２０】
第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４は、出力軸２の外周に適合し得る中心空間４ｃを有すると共に、該中心空間４ｃの部分から出力軸２の周囲において軸方向に延びる嵌合筒部４ｄを有する。また、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４において、嵌合筒部４ｄの周囲近辺に、３つの通し孔４ｅが設けられている。この各通し孔４ｅ内に第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３の各嵌合片３ｃが緩く入り込むことで、第１及び第２の磁気応答部材３、４が組み合わされる。各通し孔４ｅが各嵌合片３ｃを緩く受け入れる構造は、少なくとも最大のねじれ角（例えば１８度程度）分の第１及び第２の磁気応答部材３、４の相対的角度変位を許容しうる程度のものとされる。
【００２１】
図１に示されるように、入力軸１の外周の所定位置には、３つの嵌合片３ｃに対応する配置で、３つのキー１ａが設けられる。各キー１ａに各嵌合片３ｃの先端のキー溝３ｄが嵌合することにより、第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３が入力軸１に連結され、入力軸１と一体的に回転し得るものとなる。
【００２２】
一方、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４の嵌合筒部４ｄの先端には、図３に示すように、１個のカシメ突起４ｆが設けられている。図３（ａ）は嵌合筒部４ｄの先端の端面図、（ｂ）は側面図である。出力軸２の外周の所定位置には、前記カシメ突起４ｆを受け入れるキー溝（若しくは凹部）２ａが形成される（図１参照）。組み立てた状態において、第２の磁気応答部材４の嵌合筒部４ｄの先端の１個のカシメ突起４ｆが、出力軸２の外周の１箇所のキー溝（若しくは凹部）２ａに係合するように、カシメられる（きつく曲げられる）。これによって、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）が出力軸２に連結され、出力軸２と一体的に回転し得るものとなる。このような１箇所での連結は、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）が出力軸２に対して、回転方向には一体的に動くが、軸線に対する傾きに対しては相対的に自由であるように組み立てられることを可能にする。
【００２３】
トーションバーＴにおいて軸線に対する微小な曲がりが生じた場合、入力軸１と出力軸２の連結は正確な一直線とならず、軸線に対して幾分の傾きをなすことになる。その場合、もし、第１及び第２の磁気応答部材３、４の両方が対応する入力軸１及び出力軸２に対してそれぞれ、軸線に対する傾きに対しては相対的に自由がないように、緊密に連結されているとすると、面板状の第１及び第２の磁気応答部材３、４の対向面に相対的な傾きが生じ、検出誤差を生じる。これに対して、本実施例のように、上記カシメ突起４ｆによる一カ所連結により、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４が出力軸２に対して、回転方向には一体的に動くが、軸線に対する傾きに対しては相対的に自由であるように組み立てることで、入力軸１及び出力軸２間において軸線に対する傾き（曲がり）が生じた場合、第１及び第２の磁気応答部材３、４の面板同士の結合が所定関係に維持され、面板状の第１及び第２の磁気応答部材３、４の対向面に相対的な傾きが生じることがなく、検出誤差を生じない。
【００２４】
図１において、センサ基板部２０は、面板状の第１及び第２の磁気応答部材３、４と同様に、全体的に円板状（詳しくはリング状）を成しており、入力軸１及び出力軸２からなる軸部分に嵌挿され、第１及び第２の磁気応答部材３、４に近接した配置で、ベース部５に固定されている。なお、出力軸２は軸受６を介して回転自在にベース部５に固定されている。
【００２５】
一例として、センサ基板部２０は、図４に示すように、４層のプリント基板層２１〜２４からなる。図４において、最も左側の基板層２１は、センサ部１０の一部品であるフラットコイル（プリントコイル）を配置している。センサ基板部２０において、このフラットコイルを配置した第１基板層２１が第１及び第２の磁気応答部材３、４に隣接するように配置される。この例では、第１基板層２１上のフラットコイルに第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４が隣接し、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４に第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３が隣接する。従って、第１基板層２１上のラットコイルに対する第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３の磁気的影響が第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４によって遮蔽され、開口窓４ａを通して露出される第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３の部分の面積に応じた磁気的影響が対応するコイルに及ぼされるようになっている。その他の基板層２２，２３，２４には、検出回路部の各回路部品等が適宜配置される。各基板層２１〜２４は、コア基板２５及びプリプレグ２６，２７を介して互いに絶縁されて一体化されており、かつ、各基板層２１〜２４間では必要な配線が接続される。
【００２６】
図５（ａ）は、第１基板層２１に設けられるフラットコイルの配置例を示す。この例では、内周寄りのフラットコイル１１と外周寄りのフラットコイル１２の２つのコイルが設けられる。図５（ｂ）は、第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４に設けられた２系列の開口窓４ａ，４ｂの配列パターン例を示す。図５（ｃ）は、第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３に設けられた２系列の開口窓３ａ，３ｂの配列パターン例を示す。このような開口窓の配列パターンそれ自体は公知であるが、以下、簡単に説明する。
【００２７】
第１の磁気応答部材３の内周寄りに設けられた開口窓３ａの系列は、所定ピッチで繰り返し配列された、例えば１０個の開口窓３ａからなる。第２の磁気応答部材４の外周寄りに設けられた開口窓４ａの系列も同様の所定ピッチで繰り返し配列された、例えば１０個の開口窓４ａからなる。組み立てた状態において、開口窓３ａの系列と開口窓４ａの系列が同じ半径位置で重なるように構成されており、かつ、第１基板層２１に設けられた内周寄りのフラットコイル１１が同じ半径位置でこれらの開口窓３ａ、４ａの列に重なるように構成されている。
【００２８】
また、第１の磁気応答部材３の外周寄りに設けられた開口窓３ｂの系列は、所定ピッチで繰り返し配列された、例えば１０個の開口窓３ｂからなり、第２の磁気応答部材４の内周寄りに設けられた開口窓４ｂの系列も同様の所定ピッチで繰り返し配列された、例えば１０個の開口窓４ｂからなる。組み立てた状態において、開口窓３ｂの系列と開口窓４ｂの系列が同じ半径位置で重なるように構成されており、かつ、第１基板層２１に設けられた外周寄りのフラットコイル１２が同じ半径位置でこれらの開口窓３ｂ、４ｂの列に重なるように構成されている。
【００２９】
公知のように、第１の磁気応答部材３の円板と第２の磁気応答部材４の円板との相対的回転位置つまりトーションバーＴのねじれ角に応じて、各列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合が変化する。開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が全く重なっていない状態では、図５（ｆ）の開口窓３ａ，４ａの系列に示すように、第１の磁気応答部材（鉄シャッター）３の材質と第２の磁気応答部材（アルミシャッター）４の材質が交互に等ピッチで現れ、対応する該コイル１１（又は１２）のインダクタンスが最大となる。一方、開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が完全に重なっている状態では、図５（ｄ）の開口窓３ａ，４ａの系列に示すように、磁気応答部材（鉄シャッター）３の材質がすべて磁気応答部材（アルミシャッター）４の材質によって遮蔽され、対応する該コイル１１（又は１２）のインダクタンスが最小となる。また、開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が半分重なっている状態では、図５（ｅ）の開口窓３ａ，４ａの系列に示すように、磁気応答部材（アルミシャッター）４の開口窓４ａ（又は４ｂ）の半分に磁気応答部材（鉄シャッター）３の材質が露出し、対応する該コイル１１（又は１２）のインダクタンスが略中間値をとる。
【００３０】
一方、各系列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合の変化は互いに逆特性となるように、開口窓の配置を適切にずらして設定している。例えば、図５（ｂ）に示すように、第２の磁気応答部材４においては、開口窓４ａの系列（第１の系列）と、開口窓４ｂの系列（第２の系列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度の１／２サイクルの位相ずれを持つように開口窓を形成（配置）する。その場合、図５（ｃ）に示すように、第１の磁気応答部材３においては、開口窓３ａの系列（第１の系列）と、開口窓３ｂの系列（第２の系列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度、同相となるように開口窓列を形成（配置）する。また、トーションバーＴのねじれ角が０の状態において、図５（ｅ）に示すように、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合は丁度半分となり、第２の系列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合も丁度半分となるように、各開口窓列を形成（配置）する。ねじれ角が０の状態から、時計方向にねじれ角が生じると、例えば、第１の系列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が減少してそれに対応する第１のコイル１１のインダクタンスが増加するのに対して、第２の系列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が増加してそれに対応する第２のコイル１２のインダクタンスが減少する。また、ねじれ角が０の状態から、反時計方向にねじれ角が生じると、第１の系列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が増加してそれに対応する第１のコイル１１のインダクタンスが減少するのに対して、第２の系列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が減少してそれに対応する第２のコイル１２のインダクタンスが増加する。
【００３１】
このように、センサ部１０においては、入出力軸（第１及び第２の回転軸）１，２の相対的回転位置（ねじれ角）に応答して互いに逆特性のインダクタンス変化を該第１及び第２のコイル１１，１２に生じさせるように、第１及び第２の磁気応答部材３，４を構成しかつ該第１及び第２のコイル１１，１２を配置している。
【００３２】
図６は、本実施例に係るトルクセンサの検出回路部の構成例を示す。トルクセンサのセンサ部１０の一部品であるコイル１１及び１２は、可変インダクタンス要素として、それぞれに対応する自励発振回路３０ａ、３０ｂ内に組み込まれており、自励発振によってそれぞれ励磁される。このことは、格別の（専用の）交流発振源を持たない、若しくは外部から励磁用交流信号を供給する必要がない、ので回路構成をかなり簡素化することができることを意味している。
【００３３】
図７は、第１系列に対応するフラットコイル１１をインダクタンス要素として組み込んだ自励発振回路３０ａの一例を示す。自励発振回路３０ａは、並列ＬＣ回路４０と増幅器４１とで構成されたコルピッツ型発振回路である。並列ＬＣ回路４０は、検出対象の変位に応じてインダクタンスＬが変化する可変インダクタンスとして機能する前記コイル１１と、コンデンサ４２，４３とからなる。増幅器４１は、増幅素子としてのトランジスタ４４と、電源−コレクタ間の抵抗４５、エミッタ−接地間の抵抗４６、ベース電圧設定用の抵抗４７，４８を含む。なお、増幅素子は、トランジスタに限らず、ＦＥＴあるいはオペアンプ等任意の反転増幅素子を用いてよい。増幅器４１の入力端子ＩＮ（ベース入力）に並列ＬＣ回路４０の一方のコンデンサ４２とコイル１１の接続点の信号が入力し、増幅器４１の出力端子ＯＵＴ（コレクタ出力）が並列ＬＣ回路４０の他方のコンデンサ４３とコイル１１の接続点に入力する。この例では、発振出力信号Ｓ１は、増幅器４１の入力端子ＩＮ（ベース入力）から取り出される。発振出力信号においては、コイル１１のインダクタンスＬの変化に応じてその周波数及び振幅レベルが変動する。従って、自励発振回路３０ａの発振出力信号Ｓ１はコイル１１に基づく位置検出出力信号（ねじれ角検出信号）と等価である。なお、自励発振回路３０ａの基本構成は、図示のようなコルピッツ型発振回路に限らず、ハートレイ型発振回路であってもよい。
【００３４】
なお、検出用コイル１１の温度特性補償及び発信回路の温度特性補償のために、発振回路（図７）中に適切な温度補償素子を設置する（例えば、反転増幅器４１のベース抵抗４７又は４８の経路に温度補償素子を挿入する）とよい。もっとも有効な温度特性補償は、図６のような２系列構成により２信号ＤＶ１、ＤＶ２の差動演算を行う方法が考えられる。
【００３５】
自励発振回路３０ａの共振周波数は高周波数帯域（例えば約０．８〜１．５ＭＨｚ程度、すなわち１ＭＨｚ前後、あるいは１乃至２ＭＨｚ程度、若しくはそれ以上等）に設定するものとする。そのように高い共振周波数に設定すると、発振出力を整流回路で直流電圧変化した場合に十分なゲインを確保できるので、有利である。特に、プリント基板上に形成されたフラットコイルを検出用インダクタンス要素として用いる場合は、巻数を多く取ることができないので、共振周波数を比較的高めに設定することでゲインを確保することは極めて有利に作用する。
【００３６】
公知のようにコルピッツ型発振回路の共振周波数ｆoscは、
ｆosc〜＝１／２π√｛Ｌ・（Ｃ１・Ｃ２）／Ｃ１＋Ｃ２｝｝
と定義されるので、インダクタンスＬ及び容量Ｃ１、Ｃ２の定数を、所望の高周波数帯域（ゲインが急峻に変化する強いピーク特性Ｑの近傍）に共振周波数ｆoscを設定すればよい。図８は、発振特性の一例を示しており、共振周波数ｆoscの近傍でゲインが急峻に変化する強いピーク特性Ｑが存在する。例えば、容量Ｃ１、Ｃ２の定数及びコイル１１の定常時（例えば変位０）のインダクタンスＬを該所望の共振周波数ｆoscを得る値に設定し、検出対象変位の全範囲にわたるコイル１１のインダクタンスＬの変化に対応して共振周波数ｆosc振幅が変化する帯域がピーク特性Ｑの近傍に対応する部分となるように設計すれば、急峻なピーク特性Ｑに対応する帯域を利用して、発振出力信号の振幅がインダクタンスＬの変化に応答した検出信号を得ることができる。
【００３７】
図６に戻り、自励発振回路３０ａの発振出力信号Ｓ１は整流回路３１ａに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ａの出力は、ゲイン調整回路３２ａでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ａで所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整されることで、第１系列に対応する所望の特性のトルク検出直流電圧信号ＤＶ１を得る。なお、差動増幅及びオフセット調整回路３３ａにおける差動増幅機能については追って説明する。これらの整流回路３１ａ、ゲイン調整回路３２ａ、差動増幅及びオフセット調整回路３３ａ等が、自励発振回路３０ａの発振出力信号の振幅レベルを抽出し、トルク検出信号（ねじれ角検出信号若しくは相対回転位置検出信号）として出力する出力回路に相当する。一例として、第１系列に対応するトルク検出信号（ねじれ角検出信号）ＤＶ１の特性は図９に示すようなリニア特性となるように設計されているとする。別の例としては、トルク検出信号（ねじれ角検出信号若しくは相対回転位置検出信号）ＤＶ１の特性は、任意の非線形特性（例えばサイン特性あるいはコサイン特性など）であってもよい。このトルク検出直流電圧信号ＤＶ１を、アナログ信号のままで若しくはデジタル値に変換して利用することができる。
【００３８】
第２系列に対応するフラットコイル１２をインダクタンス要素として組み込んだもう一方の自励発振回路３０ｂも図７と同様に構成される。上述と同様に、自励発振回路３０ｂの発振出力信号Ｓ２は整流回路３１ｂに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ｂの出力は、ゲイン調整回路３２ｂでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｂで所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整されることで、第２系列に対応する所望の特性のトルク検出直流電圧信号ＤＶ２を得る。前述の通り、第２系列のコイル１２のインダクタンス変化は、第１系列のコイル１１のインダクタンス変化と逆特性であるため、第２系列に対応するトルク検出信号（ねじれ角検出信号若しくは相対回転位置検出信号）ＤＶ２の特性は図９に示すようになる。
【００３９】
こうして、通常のトルクセンサで知られているような互いに逆特性の２系列のトルク検出信号（ねじれ角検出信号）ＤＶ１，ＤＶ２を得ることができる。知られているように、いずれか一方のトルク検出信号（ねじれ角検出信号）ＤＶ１又はＤＶ２を最終的なトルク検出信号として使用すればよい。
【００４０】
差動増幅及びオフセット調整回路３３ａ，３３ｂにおける差動増幅（差動合成）機能について説明する。ゲイン調整回路３２ａの出力ｄＶ１とゲイン調整回路３２ｂの出力ｄＶ２との関係は、前記信号ＤＶ１とＤＶ２との関係と同様に、逆特性である。差動増幅及びオフセット調整回路３３ａにおいては、ｄＶ１−ｄＶ２の差動演算を行い、その演算結果の電圧をオフセットすることで、検出信号ＤＶ１を得る。逆特性の（差動的な）検出信号ｄＶ１，ｄＶ２の差は検出対象トルク（ねじれ角若しくは相対的回転位置ｘ）を示しており、かつ、両信号ｄＶ１、ｄＶ２中に含まれる温度特性に依存する誤差変動成分αは理論的に同一値を示すため、該誤差変動成分αが差動演算によって差動演算結果中から除去されることとなり、得られる検出信号ＤＶ１は温度特性補償した正確な検出データとなる。同様に、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｂにおいては、ｄＶ２−ｄＶ１の差動演算を行い、その演算結果の電圧をオフセットすることで、検出信号ＤＶ２を得る。この場合も、両信号ｄＶ１、ｄＶ２中に含まれる温度特性に依存する誤差変動成分αが差動演算によって差動演算結果中から除去されることとなり、得られる検出信号ＤＶ２は温度特性補償した正確な検出データとなる。
【００４１】
なお、各自励発振回路３０ａ，３０ｂの共振周波数が異なるように設定するとよい。これによって、各系列のコイル１１，１２間の磁気的干渉若しくは相互インダクタンスによる影響を受けない検出出力（発振出力）を得ることができるので、それらによる悪影響を容易に取り除くことができるから、有利である。
【００４２】
［第２実施例］
図１０は、本発明の第２実施例に係るトルクセンサの側断面図である。この第２実施例は、入力軸１に連結された第１の磁気応答部材１３及び出力軸２に連結された第２の磁気応答部材１４が円筒形である点と、ステアリング回転センサ５０を併設している点が、上記第１実施例とは異なる。ステアリング回転センサ５０は、入力軸１に取り付けられる車両のステアリングホイールの回転角を検出するためのセンサである。
【００４３】
図１１に示すように、入力軸１に連結される第１の磁気応答部材１３は、円周方向に２系列の複数の開口窓１３ａ，１３ｂ（窓パターン）を形成した円筒形状をなしており、導電性かつ非磁性（反磁性）の材質（例えばアルミニウム）からなる。この第１の磁気応答部材１３においては、上記第１実施例の第２の磁気応答部材４と同様に、開口窓１３ａの系列（第１の系列）と、開口窓１３ｂの系列（第２の系列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度の１／２サイクルの位相ずれを持つように開口窓窓１３ａ，１３ｂ（窓パターン）が形成（配置）されている。
【００４４】
また、図１１に示すように、出力軸２に連結される第２の磁気応答部材１４は、円周方向に２系列の複数の開口窓１４ａ，１４ｂ（窓パターン）を形成した円筒形状をなしており、磁性材質（例えば鉄）からなる。第２の磁気応答部材１４においては、上記第１実施例の第１の磁気応答部材３と同様に、開口窓１４ａの系列（第１の系列）と、開口窓１４ｂの系列（第２の系列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度、同相となるように開口窓列が形成（配置）されている。
【００４５】
図１０に示すように組み立てられた状態において、第１の磁気応答部材１３の円筒内に第２の磁気応答部材１４の円筒が入り込み、第１及び第２の磁気応答部材１３、１４における開口窓１３ａ、１４ａの系列（第１系列）が重なる一方で、開口窓１３ｂ、１４ｂの系列（第２系列）が重なる。図１２は、組み立てられた状態における第１の磁気応答部材１３と第２の磁気応答部材１４の組み合わせ状態を抽出して示す図である。トーションバーＴのねじれ角の変化に対応する各系列の開口窓１３ａ、１４ａ及び１３ｂ、１４ｂの重なり具合の変化は、前記第１実施例と同様である。
【００４６】
センサ部１０において、各系列の開口窓１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂの配列に対応して、センサ基板６１、６２が配置される。各センサ基板６１、６２は、前記センサ基板部２０と同様に全体的に円板状（詳しくはリング状）を成しており、第１の磁気応答部材１３の部分に嵌挿され、図示しないベース部に固定される。図１３（ａ）に示すように、第１系列の開口窓１３ａ、１４ａの部分に対応する第１センサ基板６１の内周寄りの基板面上に、フラットコイルからなる第１コイル１１が配置されている。また、図１３（ｂ）に示すように、第２系列の開口窓１３ｂ、１４ｂの部分に対応する第２センサ基板６２の内周寄りの基板面上に、フラットコイルからなる第２コイル１２が配置されている。このように、各コイル１１、１２は、アルミシャッターである円筒状の第１の磁気応答部材１３の周囲において、非接触的に近接して配置され、鉄シャッターである円筒状の第２の磁気応答部材１４は、第１の磁気応答部材１３の内側に配置されている。これにより、アルミシャッターの開口窓１３ａ，１３ｂから露出する鉄シャッター（第２の磁気応答部材１４）の磁性体部分に応じた、つまり、各系列の開口窓１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂの重なり具合に応じた、インダクタンスが各コイル１１、１２に生じる。
【００４７】
このような構成によって、第１実施例と同様に、第２実施例においても、第１及び第２の磁気応答部材１３、１４における第１系列の開口窓１３ａ、１４ａの部分によって生じるるねじれ角の変化に応じてコイル１１に生じるインダクタンス変化に対して、第１及び第２の磁気応答部材１３、１４における第２系列の開口窓１３ｂ、１４ｂの部分によって生じるるねじれ角の変化に応じてコイル１２に生じるインダクタンス変化は、逆特性を示す。
【００４８】
図１３（ｂ）に示すように、第２センサ基板６２において、コイル１２を配置した領域の外周辺の領域６２ａには、検出用回路部品が配置される。この第２実施例におけるトルクセンサの部分の検出用回路構成は、図６及び７に示したような第１実施例におけるトルクセンサの検出用回路構成と同様であり、これらの回路部品が第２センサ基板６２の周辺領域６２ａに配置される。すなわち、第２実施例においても、各コイル１１，１２は、図６及び７に示すように、それぞれに対応する自励発振回路３０ａ、３０ｂ内にそのインダクタンス要素として組み込まれている。なお、第１コイル１１は第１センサ基板６１上に配置されているので、第２センサ基板６２上に配置された自励発振回路３０ａに対して配線を介して接続される。第２実施例に係るトルクセンサにおけるトルク検出動作は、第１実施例において説明したものと同様である。
【００４９】
次に、第２実施例におけるステアリング回転センサ５０について説明する。ステアリング回転センサ５０は、複数のコイルＬ１〜Ｌ１６と磁性体パターン（磁気応答部材のパターン）５１とを含む。図１０及び図１１に示すように、アルミシャッターである第１の磁気応答部材１３の円筒部分の一端側がフランジ１３ｃとなっており、このフランジ１３ｃにおける第１センサ基板６１と対向する面に磁性体パターン５１が配置されている。図１３（ｃ）は、アルミ製のフランジ１３ｃ上に配置された磁性体パターン５１の一例を示す。図１３（ａ）に示すように、第１センサ基板６１において、トルクセンサ用の第１コイル１１を配置した領域の外周辺の領域には、円周方向に所定の等間隔で複数のコイルＬ１〜Ｌ１６がフラットコイル（プリントコイル）の形態で配置されている。隣接する４つのコイルで１つの検出コイルグループを構成しており、この例では４つの検出コイルグループＬ１〜Ｌ４、Ｌ５〜Ｌ８、Ｌ９〜Ｌ１２、Ｌ１３〜Ｌ１６がある。図１０に示すように組み立てられた状態において、フランジ１３ｃ上の磁性体パターン５１は、第１センサ基板６１上のコイルＬ１〜Ｌ１６に近接して対向し、図１３（ｄ）に示すように磁性体パターン５１のリングがコイルＬ１〜Ｌ１６の配列に重なる。磁性体パターン５１は、１回転につき４サイクルのインダクタンス変化を各コイルにもたらすような周期性を持つ形状である。すなわち、円周方向に沿って面積の増減変化を４サイクル繰り返すようなパターンである。また、１サイクル分のインダクタンス変化が三角関数特性を示すように磁性体パターン５１の形状及び各コイルＬ１〜Ｌ１６の配置を構成することで、ステアリング回転センサ５０をレゾルバタイプのセンサとして構成している。なお、磁性体パターン５１を配置したフランジ１３ｃは、入力軸１と共に回転する。
【００５０】
１つの検出コイルグループＬ１〜Ｌ４では、フランジ１３ｃの９０度分の回転変位（つまりステアリングホイールの９０度分の回転変位）において、１サイクル分の三角関数特性のインダクタンス変化が生じるようになっている。グループ内の各コイルＬ１〜Ｌ４のインダクタンス変化の位相はπ／２ラジアンづつずれるように構成されている。例えば、回転角度θに対するコイルＬ１のインダクタンス変化特性をｓｉｎθとすると、コイルＬ２のインダクタンス変化特性はｃｏｓθ、コイルＬ３のインダクタンス変化特性を−ｓｉｎθ、コイルＬ４のインダクタンス変化特性は−ｃｏｓθとなる。なお、この場合、回転角度θは、ステアリングホイールの９０度分の回転範囲を１サイクル＝３６０度とした値であり、実際の絶対回転角度の４倍の値である。
【００５１】
他の検出コイルグループＬ５〜Ｌ８、Ｌ９〜Ｌ１２、Ｌ１３〜Ｌ１６においても、上記検出コイルグループＬ１〜Ｌ４と同様のインダクタンス変化特性を示す。したがって、各コイルＬ１〜Ｌ１６をそのインダクタンス変化特性で再分類すると、次の４つのグループになる。
・ｓｉｎθのインダクタンス変化特性を示すグループ：Ｌ１，Ｌ５，Ｌ９，Ｌ１３
・ｃｏｓθのインダクタンス変化特性を示すグループ：Ｌ２，Ｌ６，Ｌ１０，Ｌ１４
・−ｓｉｎθのインダクタンス変化特性を示すグループ：Ｌ３，Ｌ７，Ｌ１１，Ｌ１５
・−ｃｏｓθのインダクタンス変化特性を示すグループ：Ｌ４，Ｌ８，Ｌ１２，Ｌ１６
【００５２】
図１４は、ステアリング回転センサ５０のための検出回路例を示す。ｓｉｎθのインダクタンス変化特性を示すコイルＬ１，Ｌ５，Ｌ９，Ｌ１３のグループが直列接続され、自励発振回路３０ｓ内にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路３０ｓの構成は、図６と同様であり、ただし、１個のコイル１１に代えて、コイルＬ１，Ｌ５，Ｌ９，Ｌ１３の直列回路が組み込まれる。自励発振回路３０ｓの発振出力信号は整流回路３１ｓに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ｓの出力は、ゲイン調整回路３２ｓでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｓに入力される。同相の４つのフラットコイルＬ１，Ｌ５，Ｌ９，Ｌ１３が直列接続されることにより、インダクタンスが増強され、検出精度を向上させることができる。
【００５３】
一方、−ｓｉｎθのインダクタンス変化特性を示すコイルＬ３，Ｌ７，Ｌ１１，Ｌ１５のグループが直列接続され、自励発振回路３０ｓ１にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路３０ｓ１の構成も、図６と同様であり、ただし、１個のコイル１１に代えて、コイルＬ３，Ｌ７，Ｌ１１，Ｌ１５の直列回路が組み込まれる。自励発振回路３０ｓ１の発振出力信号は整流回路３１ｓ１に入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ｓ１の出力は、ゲイン調整回路３２ｓ１でゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｓに入力される。
【００５４】
差動増幅及びオフセット調整回路３３ｓは、ゲイン調整回路３２ｓの出力とゲイン調整回路３２ｓ１の出力の差を求める差動増幅演算を行い、その差動増幅演算結果に所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整することで、検出対象角度θに対してサイン関数特性ｓｉｎθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯsinを出力する。前述と同様に、この検出信号ＶＯsinは、温度特性補償されたデータである。
【００５５】
一方、ｃｏｓθのインダクタンス変化特性を示すコイルＬ２，Ｌ６，Ｌ１０，Ｌ１４のグループが直列接続され、自励発振回路３０ｃ内にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路３０ｃの構成も、図６と同様であり、ただし、１個のコイル１１に代えて、コイルＬ２，Ｌ６，Ｌ１０，Ｌ１４の直列回路が組み込まれる。自励発振回路３０ｃの発振出力信号は整流回路３１ｃに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ｃの出力は、ゲイン調整回路３２ｃでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｃに入力される。
【００５６】
一方、−ｃｏｓθのインダクタンス変化特性を示すコイルＬ４，Ｌ８，Ｌ１２，Ｌ１６のグループが直列接続され、自励発振回路３０ｃ１にそのインダクタンス要素として組み込まれる。自励発振回路３０ｃ１の構成も、図６と同様であり、ただし、１個のコイル１１に代えて、コイルＬ４，Ｌ８，Ｌ１２，Ｌ１６の直列回路が組み込まれる。自励発振回路３０ｃ１の発振出力信号は整流回路３１ｃ１に入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ｃ１の出力は、ゲイン調整回路３２ｃ１でゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｃに入力される。
【００５７】
差動増幅及びオフセット調整回路３３ｃは、ゲイン調整回路３２ｃの出力とゲイン調整回路３２ｃ１の出力の差を求める差動増幅演算を行い、その差動増幅演算結果に所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整することで、検出対象角度θに対してコサイン関数特性ｃｏｓθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯcosを出力する。前述と同様に、この検出信号ＶＯcosは、温度特性補償されたデータである。
【００５８】
このように、ステアリング回転センサ５０からは、ステアリング回転角を検出した検出信号として、サイン関数特性ｓｉｎθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯsinと、コサイン関数特性ｃｏｓθの振幅電圧を示す検出信号ＶＯcosの２種類の検出信号が出力される。なお、少なくとも一方の検出信号ＶＯsin又はＶＯcosに基づきステアリング回転角検出データを得るようにすればよい。各検出信号ＶＯsin及びＶＯcosは、９０度の回転角度範囲でのアブソリュート角度値を示すので、それ以上の回転角度の上位桁値は、ステアリング角度０度の基準位置から９０度を超える毎の回数（サイクル数）をカウントすることにより、得ることができる。なお、図１４に示したコイル以外の回路部品は、第２センサ基板６２の領域６２上に配置され得る。
【００５９】
上記第２実施例において、ステアリング回転センサ５０の磁性体パターン５１を出力軸２の側に設け、出力軸２の回転を検出することに基づき、ステアリング角度を検出するようにしてもよい。もちろん、第１実施例のトルクセンサにも第２実施例に示されたステアリング回転センサ５０と類似の、あるいはその他適宜の構成の、ステアリング回転センサを併設してもよい。また、各実施例において、各フラットコイルは同相の複数フラットコイルを複数層に重ねて直列接続したものを用いることもできる。また、自励発振回路内に組み込むセンサ部のコイルは、フラットコイル（プリントコイル）に限らず、通常の巻線タイプのものでもよい。更に、磁気応答部材における窓パターンは、開口窓に限らず、磁性体上に導電性物質を所望の繰り返しパターンで表面加工形成したものであってもよく、その他、磁性体の凹凸歯構造など、トルクセンサにおいて公知の構成を用いてもよい。
【００６０】
図６に示す実施例では、各コイル１１、１２に対応して個別に自励発振回路３０ａ，３０ｂをそれぞれ設けている。これは、各系列の発振周波数を異ならせることができるというメリットがある。しかし、これに限らず、１つの自励発振回路を用いて異なる出力特性を示す複数の検出信号を得るようにすることもできる。そのようにすると、自励発振用の回路構成を簡素化できるというメリットがある。図１５はその回路例を示す。
【００６１】
図１５は、図６における２つの自励発振回路３０ａ，３０ｂに代替し得る１つの自励発振回路３０の一例を示す。この場合、センサ部１０は２個のコイル１１，１２（第１のコイル対）のみならず、もう１対のコイル１１´，１２´（第２のコイル対）を含むように構成する。第１のコイル対１１，１２においては、前述のように、検出対象トルク（ねじれ角若しくは相対的回転位置）ｘに対してコイル１１がＤＶ１に相当するインダクタンス変化特性を示すとすると、もう一方のコイル１２はそれとは逆特性のＤＶ２に相当するインダクタンス変化特性を示すように、両コイルの配置及び第１及び第２の磁気応答部材３、４の窓パターンが構成されている（図５参照）。第２のコイル対１１´，１２´も、第１のコイル対１１，１２と同一の特性が得られるように、両コイルの配置及び第１及び第２の磁気応答部材３、４の窓パターンを構成する。つまり、検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに対するコイル１１´のインダクタンス変化特性はコイル１１のインダクタンス変化特性と全く同一であり、検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに対するコイル１２´のインダクタンス変化特性もコイル１２のインダクタンス変化特性と全く同一である。したがって、第２のコイル対１１´，１２´においては、検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに対してコイル１１´がＤＶ１に相当するインダクタンス変化特性を示すとすると、もう一方のコイル１２´はそれとは逆特性のＤＶ２に相当するインダクタンス変化特性を示す。なお、自励発振回路３０における増幅器４１の具体例は図７に示されたものと同じであってよいため、詳細は省略してある。
【００６２】
このように、図１５の例では、同じ逆特性のインダクタンス変化を示すコイル対を二重に設ける。なお、このように同一のインダクタンス変化を示すコイル対を二重に設けるための具体的構成としては、例えば、図５（ａ）に示した基板２１においてコイル１１及び１２をそれぞれ二重に設け、一方を第１のコイル対１１、１２とし、他方を第２のコイル対１１´、１２´とすればよい。
【００６３】
図１５において、自励発振回路３０は、第１のコイル対１１，１２を構成する２つのコイル１１，１２を直列接続したもの（第１直列回路）（又は第１分圧回路）と、第２のコイル対１１´，１２´を構成する２つのコイル１１´，１２´を第１直列回路とは逆の順序で直列接続したもの（第２直列回路）（又は第２分圧回路）とを並列接続したものをそのインダクタンス要素Ｌとして並列ＬＣ回路４０内に組み込み、各直列回路におけるコイル接続点（中点若しくは分圧点）から該自励発振回路３０の２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔを出力する。
【００６４】
図１５において、第1直列回路のコイル１１，１２の接続点から出力される発振出力信号のレベルは、両コイル１１，１２のインダクタンスに応じて該コイルの部分に生成される電圧の分圧値として把握することができる。検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに対するコイル１１のインダクタンスに応じた電圧降下成分ＤＶ１及びコイル１２のインダクタンスに応じた電圧降下成分ＤＶ２を、ｘの関数ｆ（ｘ）を用いて表すと、両者は逆特性であるため、
ＤＶ１＝Ｐ0＋Ｐｆ（ｘ）
ＤＶ２＝Ｐ0−Ｐｆ（ｘ）
と略記できる。ここで、Ｐ0は初期値、Ｐはｘに依存しない係数であり、Ｐは１とみなして省略しても説明上不都合はないので、以下の説明ではこれを省略することにする。
【００６５】
第1直列回路におけるコイル１１，１２の分圧比は、ＤＶ１／（ＤＶ１＋ＤＶ２）で表され、その分母では変数要素Ｐｆ（ｘ）が相殺され、分子にのみ変数要素＋Ｐｆ（ｘ）が残るので、結局、変数要素として＋Ｐｆ（ｘ）の成分を含む信号が得られとなる。つまり、第１のコイル対１１，１２の分圧値に基づき得られる発振出力信号＋ＤＶｏｕｔは、検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに応じた振幅特性ｆ（ｘ）を示す信号である。
【００６６】
一方、第２直列回路におけるコイル１１´，１２´の分圧比は、ＤＶ２／（ＤＶ２＋ＤＶ１）で表され、分子にのみ変数要素−Ｐｆ（ｘ）が残るので、結局、変数要素として−Ｐｆ（ｘ）の成分を含む信号が得られとなる。つまり、第２のコイル対１１´，１２´の分圧値に基づき得られる発振出力信号−ＤＶｏｕｔは、検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに応じた振幅特性−ｆ（ｘ）を示す。この例の場合、２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔは、検出対象位置ｘに対して逆特性を示しており、図９に示したＤＶ１及びＤＶ２の関係と対応している。
【００６７】
このように、図１５においては、１つの自励発振回路３０を使用して、検出対象トルク（相対的回転位置）ｘに対して異なる特性を示す２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔを得ることができる。これらの２つの発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔは、図６に示した２系列の整流回路３１ａ，３１ｂにそれぞれ入力される。すなわち、図１５の構成を実施する場合、図６における２つの自励発振回路３０ａ，３０ｂに代えて、図１５に示す１つの自励発振回路３０を使用し、その第１の発振出力信号＋ＤＶｏｕｔを整流回路３１ａに入力し、第２の発振出力信号−ＤＶｏｕｔを整流回路３１ｂに入力する。したがって、回路３３ａ，３３ｂによる差演算により、温度特性補償した検出信号を得ることができる。なお、図１５の発振出力信号＋ＤＶｏｕｔ及び−ＤＶｏｕｔを、図６の回路に適用することなく、そのまま、トルク検出振幅情報を含む交流信号として、任意の用途に利用することもできる。なお、図１４に対しても、図１５と同様の変形が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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