(57)【要約】【課題】軸方向の変位誤差などにより出力が変化することを少なくする。【解決手段】回転軸（入力軸１）と、この回転軸に設けられる磁歪膜と、回転軸に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイル１１と、を備え、磁歪膜を軸方向に２区分すると共に、この2区分された磁歪膜をそれぞれ異なる組成で構成し、多重巻きコイル１１は、各磁歪膜のそれぞれに対峙させて一対取り付けられている。【選択図】図１
2008134262.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、この回転軸に設けられる磁歪膜と、
前記回転軸に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルと、を備えたトルク検出装置において、
前記磁歪膜を軸方向に２区分すると共に、この２区分された磁歪膜をそれぞれ異なる組成で構成し、
前記多重巻きコイルは、各磁歪膜のそれぞれに対峙させて一対取り付けられていることを特徴とするトルク検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転トルクを検出するトルク検出装置に関し、さらに詳しくは、回転軸に生じる磁歪効果を検出コイルにて電気的に検出するトルク検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪式トルクセンサは、回転軸にトルクが作用した時に、このトルクに応じて、回転軸に生じる磁歪効果を検出コイルにて電気的に検出するセンサである。
このような磁歪式トルクセンサとしては、例えば特開平６−２２１９４０号公報に開示されているトルクセンサが知られている。
この磁歪式トルクセンサ１００は、図９（ａ）に示すように、２つの励磁コイル１０２，１０３から構成され、一方のコイルを、交流電源１０４を使って軸を交流磁化するための励磁コイル１０２とし、他方のコイルをトルクが引き起こす軸表面部位での±４５度の方向の透磁率差に対応した磁束を誘起電圧として検出するための検出コイル１０３としている。
また、この磁歪式トルクセンサ１００は、磁歪特性を有するトルク伝達軸（回転軸）１０１の周面に対向して、概ね８の字状の励磁コイル１０２に概ね８の字状の検出コイル１０３を９０度位相を変えた状態で同心状に重ね合わせて設けられる。
トルク伝達軸（回転軸）１０１に、図９（ａ）に示すような方向のトルクＴが作用した時に、このトルクに応じてトルク伝達軸（回転軸）１０１に生じる磁歪効果を検出コイル１０３で電気的に（例えば電圧値Ｖとして）検出するものである。
【特許文献１】特開平６−２２１９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の磁歪式トルクセンサ１００は、操舵トルクがゼロであるときに、励磁コイル１０２と検出コイル１０３との検出する値の差がゼロとなるので、故障診断が困難となる。
【０００４】
本発明は、前記問題を解決するためになされたものであって、操舵トルクを加えることなく出力差を得ることができるトルク検出装置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】
【０００５】
前記課題を解決するためになされた本発明の請求項１に係るトルク検出装置は、回転軸と、この回転軸に設けられる磁歪膜と、前記回転軸に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルと、を備えたトルク検出装置において、前記磁歪膜を軸方向に２区分すると共に、この2区分された磁歪膜をそれぞれ異なる組成で構成し、前記多重巻きコイルは、各磁歪膜のそれぞれに対峙させて一対取り付けられていることを特徴とするものである。これによれば、操舵トルクを加えることなく検出出力の差を得ることができる。
【０００６】
また、所定の残留応力、又は塑性歪を付与した回転軸と、この回転軸を包囲し、この回転軸に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルとを備え、前記多重巻きコイルの検出値に基づいて前記回転軸に入力される前記回転トルクを検出するようにすることができる。
【０００７】
所定の残留応力、又は塑性歪を付与した回転軸と、この回転軸を包囲し、この回転軸に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルとを備え、前記多重巻きコイルの検出値に基づいて前記回転軸に入力される前記回転トルクを検出するようにしたことにより、
（１）回転軸を包囲するように設けたので、軸材の加工時の歪み、熱処理や外形寸法のバラツキなどの影響による回転角度毎の透磁率の変化を平均化できる。
（２）また、軸方向の変位誤差に対しても回転角毎の透磁率の変化を平均化することにより、透磁率の局部的な大きな変化を減少できる。その結果、検出値が回転軸の回転と共に変動したり、軸方向の変位誤差に対して変動するのを減少させることができる。
（３）概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度を低下させることもないので、トルク負荷時の検出精度を高くすることができる。
【０００８】
また、このようなトルク検出装置は、電動パワーステアリング装置の操舵トルク検出装置に使用することができる。これによれば、
（１）回転角に対するトルク検出値の変動を減少させることができるので、電動機のアシスト量の変動も減少させることができる。その結果、ハンドル操作時に、ハンドルセンターのずれが無く、回転変動の少ない、戻り特性の良好な滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。
（２）回転変動に伴う騒音を小さくすることができる。又、回転軸に特別の機械加工を施す必要がないので、強度低下をさせることも、加工費高になることもない。これによりステアリング軸を直接検出することが可能となる。
（３）更に、概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度が低下することがなくステアリング剛性を高くでき、電動機のトルク制御の安定化を図ることができる。
【０００９】
また、このようなトルク検出装置は、前記回転軸の周囲に、この回転軸に入力される回転トルクに応じて透磁率が変化する磁歪膜を所定幅で設け、この磁歪膜に所定の残留応力、又は塑性歪を付与することができる。
【００１０】
前記回転軸の周囲に、この回転軸に入力される回転トルクに応じて透磁率が変化する磁歪膜を所定幅で設け、この磁歪膜に所定の残留応力、又は塑性歪を付与したことにより、（１）回転軸に嵌装される多重巻きコイルのインダクタンスの変化を大きくし、軸材の影響を受けずに検出感度を向上させることができる。これにより電動パワーステアリング装置に利用した場合にはシステムのゲインを小さくでき、トルク制御の安定化やノイズの影響を受けない高い操舵フィーリングを得ることができる。
（２）磁歪膜に所定の残留応力、又は塑性歪を付与したことにより、更に回転軸に嵌装される多重巻きコイルのインダクタンスの変化を安定して付与すると共に、検出感度を更に向上させることができる。
【００１１】
また、このようなトルク検出装置は、前記磁歪膜を軸方向に２分割し、一方に第１の所定の残留応力、又は塑性歪を付与すると共に、他方に前記第１の所定の残留応力又は塑性歪と異なる第２の残留応力又は塑性歪を付与し、前記回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを各磁歪膜に対峙させて一対取り付けることができる。
【００１２】
前記磁歪膜を軸方向に２分割し、一方に第１の所定の残留応力、又は塑性歪を付与すると共に、他方に前記第１の所定の残留応力又は塑性歪と異なる第２の残留応力又は塑性歪を付与し、前記回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを各磁歪膜に対峙させて一対取り付けたことにより、温度特性を向上させ高い操舵フィーリングが達成できると共に、故障した時の検出確率を高めることができ安全なシステムを提供できる。
【００１３】
また、このようなトルク検出装置は、前記磁歪膜を軸方向に２分割し、一方に、正の符号の前記所定の残留応力、又は塑性歪を付与すると共に、他方に、負の符号の前記所定の残留応力、又は塑性歪を付与し、前記多重巻きコイルを各磁歪膜に対峙させて一対取り付けることができる。
【００１４】
前記磁歪膜を軸方向に２分割し、一方に、正の符号の前記所定の残留応力、又は塑性歪を付与すると共に、他方に、負の符号の前記所定の残留応力、又は塑性歪を付与し、前記多重巻きコイルを各磁歪膜に対峙させて一対取り付けたことにより、温度特性を向上させ高い操舵フィーリングが達成できると共に、故障した時の検出確率を高めることができ安全なシステムを提供できる。
【００１５】
また、このようなトルク検出装置は、前記磁歪膜を軸方向に２つに区分し、一方の磁歪膜の透磁率変化と他方の磁歪膜の透磁率変化とを異ならせて、前記回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを各磁歪膜に対峙させて一対取り付けることができる。
【００１６】
前記磁歪膜を軸方向に２つに区分し、一方の磁歪膜の透磁率変化と他方の磁歪膜の透磁率変化とを異ならせて、前記回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを各磁歪膜に対峙させて一対取り付けることができる。
【００１７】
また、所定の応力又は歪を付与した回転軸を形成する工程と、この所定の応力又は歪を付与された状態で前記回転軸に磁性材料のメッキを施して磁歪膜を形成する工程と、前記回転軸の所定の応力又は歪を解放することにより前記磁歪膜に所定の残留応力又は塑性歪を付与する工程と、前記磁歪膜を形成された前記回転軸の回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを、前記磁歪膜に対峙するように配置する工程とを含むことをトルク検出装置の製造方法とすることができる。
【００１８】
所定の応力又は歪を付与した回転軸を形成する工程と、この所定の応力又は歪を付与された状態で前記回転軸に磁性材料のメッキを施して磁歪膜を形成する工程と、前記回転軸の所定の応力又は歪を解放することにより前記磁歪膜に所定の残留応力又は塑性歪を付与する工程と、前記磁歪膜を形成された前記回転軸の回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを、前記磁歪膜に対峙するように配置する工程とを含むことにより、
（１）検出値が回転軸の回転と共に変動したり、軸方向の変位誤差に対しても変動することが少ないトルク検出装置が製造できる。
（２）概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度を低下させることがなく、トルク負荷時の検出精度の高いトルク検出装置が製造できる。
（３）高い捩じり強度を有する回転軸を使用することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、操舵トルクを加えることなく出力差を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明に係るトルク検出装置の第一実施形態について図１を参照して説明する。
第１実施形態のトルク検出装置は、図１に示すように、トルク（捩じり応力）が伝達される回転軸である入力軸１と、この入力軸１を軸受け３，４，５を介して回転自在に支持するケーシング２と、
前記入力軸１の中央部下方（ケース部２ｂ内上部）に一体的に設けられ、ケース部２ｂの上部外周側に固定される電動機８の駆動軸に連結されるウオームギア９と噛合するウオームホイール７と、
前記入力軸１の下方に設けられ、ラック軸６のラック歯６ａに噛合するヘリカルのピニオンギア１ａと、
前記入力軸１の略中央部を包囲するように設けて、この入力軸１に入力される回転トルクに対する透磁率の変化を検出するトルクセンサ１０と、
前記トルクセンサ１０により検出された検出値に基づいて電動機８を制御する制御装置１８と、
から主要部が構成される。
【００２１】
回転軸である入力軸１は、形状が略円柱の磁性材料で構成される。磁性材料としては鉄材である強磁性体を使用している。他の磁性材料としては例えばＮｉ材やＳＣＭ材（クロム−モリブデン鋼）等が使用できる。磁性材料としては希土類元素を含む材料を使用してもよい。
尚、入力軸１には予め残留応力、又は塑性歪が付与されている。この理由は後述する。
入力軸１は、ケーシング２の内部で３つの軸受け３，４，５により回転自在に支持されている。
前記軸受け４は、４点接触式のボール軸受けであり、軸方向の変位を規制する軸受けである。尚、他の軸受け３及び軸受け５は、２点接触式のボール軸受けである。
入力軸１の上部は、ケーシング２の上端面から外部に突出している。
入力軸１の中央部の下方（ケース部２ｂ内上部）には、ウオームホイール７が入力軸１と一体的に設けられている。このウオームホイール７は、電動機８からの補助動力を前記電動機８の駆動軸に設けられたウオーム歯車９を介して入力軸１に伝達する。
入力軸１の下部には、ヘリカルのピニオンギア１ａが設けられており、ラック軸６のラック歯６ａに噛み合わされている。
【００２２】
ケーシング２は、ハウジング２ａ（上部）とケース部２ｂ（下部）とから形成され、前記入力軸１を、その軸方向に軸受け３，４，５を介して回転自在に支持するカバーである。
【００２３】
ハウジング２ａは、ケース部２ｂの上に設けられ、ケース部２ｂの上端面とハウジング２ａの下面のフランジＦＬとが固定されている。ハウジング２ａ内には、トルクセンサ１０と、そのトルクセンサ１０から得られた出力を整流、平滑、増幅したのちに制御装置１８に入力する出力回路とから形成される検出回路１７が収容されている。尚、出力回路が収容されている部屋は、多重巻きコイル１１が固定される部屋の外側に別途区画した部屋である。
【００２４】
ケース部２ｂは、その内部に電動機８の駆動軸と連結したウオーム歯車９と、前記ウオーム歯車９と噛合するウオームホイール７及び前記入力軸１の下方に設けられたヘリカルのピニオンギア１ａと噛合するラック軸６のラック歯６ａとが収容されている。又、ケース部２ｂ上部の外周側には電動機８が固定されている。
【００２５】
トルクセンサ１０は、入力軸１の略中央部で軸を包囲するように設けられる。
トルクセンサ１０は、図３（ａ）に示すようなトルクセンサ１０と出力回路とからなる検出回路１７の一部を構成しており、交流電源１３と、入力軸１にトルクを付与したときの透磁率の変化に応じてインダクタンスが変化する円筒状の多重巻きコイル１１と、前記多重巻きコイル１１と直列に結合される抵抗１２と、これらを連結する接続配線とから主要部が形成されている。
多重巻きコイル１１は、図1に示すように、断面が溝型のボビン１１ａ及びバックヨーク１１ｂとを組み合わせて区画された空間である磁気回路内に嵌装される。
一方、トルクセンサ１０の多重巻きコイル１１で得られた出力は、図３に示すように多重巻きコイル１１と抵抗１２との間の配線から取り出され、整流回路（ダイオード）１４と、抵抗とコンデンサとからなる平滑回路１５と、増幅回路１６とからなる出力回路を経由してトルクに比例した直流電圧出力Ｖ0として出力され、制御装置１８に入力される。
【００２６】
制御装置１８は、例えばコンピュータからなり、前記トルクセンサ１０の多重巻きコイル１１により検出された直流電圧出力Ｖ0が検出回路１７から入力されると、入力軸１に予め付与された残留応力又は塑性歪に対応する透磁率（基準値）と前記多重巻きコイル１１によって検出された出力値（検出値）に基づいて実際の回転軸に作用するトルクを求め、このトルクに対応する駆動信号を前記電動機８の駆動回路に出力し回転軸のトルクを軽減する。
【００２７】
ウオームホイール７は、前記軸受け３と軸受け４の間に前記入力軸１に一体的に設けられ、ケース部２ｂの上部外周に固定される電動機８の駆動軸に連結されるウオームギア９と噛合する歯車である。このように構成することにより電動機８の回転トルクを減速比に応じて倍力して入力軸１に伝達することができる。
【００２８】
ヘリカルのピニオンギア１ａは、前記入力軸１の下方に設けられ、ラック軸６のラック歯６ａと噛合する。
【００２９】
次に、このように構成される第１実施形態のトルク検出装置の作用について図１及び図３を参照して説明する。
例えば、図３（ａ）に示すような抵抗１２を多重巻きコイル１１と直列に結合した回路に、交流電源１３から一定の交流電圧を印加して多重巻きコイル１１を励磁し、外部から磁性材料である入力軸１に磁界をかけると、入力軸１にトルクが入力されたときに入力軸１の透磁力が変化するために多重巻きコイル１１の自己インダクタンスが変化する。その結果、交流電流のサイン波の振幅が変わった出力電流が得られる。前記出力電流は、整流回路（ダイオード）１４、平滑回路１５、増幅回路１６を経由して直流電圧出力Ｖ0として出力される。直流電圧出力Ｖ0は、さらに制御装置１８に入力され、制御装置１８は、対応する駆動信号を電動機８の駆動回路に出力する。電動機８の駆動回路に入力されたデータから最適なアシストトルクを決定したのち、電動機８の駆動軸に取り付けられているウオーム歯車９と噛合し、入力軸１と一体的に設けられているウオームホイール７を回転して、入力軸１を回転させるのに必要なトルクを軽減する。
【００３０】
このように、本発明に係るトルク検出装置を用いると、回転軸である入力軸に鉄材である強磁性体を用い、その磁気歪の逆効果による磁歪特性（透磁率）に着目して発明がなされているので、強磁性体である入力軸が捩じれ変形するように主応力方向の引張り応力、あるいは圧縮応力を加えると磁化が変化するが、所定の残留応力又は塑性歪を予め付与しておくことにより、多重巻きコイル１１に直交する磁界方向の変化として取り出すことができる。その結果、軸材の初期に残っている加工時の歪、熱処理や外形寸法のバラツキなどの検出値に対する影響の割合が小さくなる。
又、回転軸の回転角度によって透磁率が変化しても、回転角毎の透磁率の変化を平均化できること、軸方向の変位誤差に対しても回転角毎の透磁率の変化を平均化することにより、透磁率の局部的な大きな変化を減少できる。
従って、回転軸の回転とともに検出値が変動したり、軸方向の変位誤差に対して検出値が変動したりするのを減少させることができる。
更に、概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度を低下させることがない。従って、トルク負荷時の検出精度を高くすることができる。
又、入力軸に特別の機械加工を施す必要がないので、軸材の強度を低下させることも、加工費高になることもない。
更に、概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度を低下させることもない。
【００３１】
次に、第１実施形態のトルク検出装置を、車両の電動パワーステアリング装置の操舵トルクのトルク検出装置に適用した場合の具体例について説明する。
尚、この場合の構成は、第１実施形態の構成とは以下の点のみが異なる。
１．入力軸１が図示されないハンドルに連結される。
２．入力軸１の下部に設けられるヘリカルのピニオンギア１ａに噛合するラック軸６の両端には図示しないタイロッドがそれぞれ設けられ、それぞれのタイロッドの端部には図示しないタイヤが連結される。
このようにすることにより、車両のハンドルを回転すると入力軸１のヘリカルのピニオンギア１ａに噛み合うラック歯６ａを介して、車両に対するタイヤの向きを変え、舵取り作業を行うことができる。
電動パワーステアリング装置の操舵トルクを第１実施形態のトルク検出装置により検出し、このトルク検出装置により検出された電気出力信号に基づいて電動パワーステアリング装置の操向装置の動力を補助（アシスト）する電動機を駆動制御するように構成し、さらに、前記多重巻きコイルを、前記回転軸を回転自在に支持するケーシングのハウジングに固定したことにより、ハンドル操作時に、回転変動の少ない、戻り特性の良好な滑らかな操舵フィーリングを得ることができる。又、回転変動に伴う騒音を小さくすることができる。しかも入力軸に特別の機械加工を施す必要がないので、強度低下をさせることも加工費高になることもない。その上、概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度が低下することがなくステアリング剛性を高くでき、電動機のトルク制御の安定化を図ることができる。
【００３２】
ここで、本発明に係るトルク検出装置の出力の解析方法を図２及び図３を参照して説明する。
〔解析用マップの作成方法〕
通常、磁性材料の透磁率とトルクの関係は、図２（ａ）に示すように、軸対称となるため、透磁率の絶対値からはトルクが右トルクなのか左トルクなのか判別することができない。
そこで、本発明者は、鋭意検討した結果、磁性材料に残留応力又は塑性歪を与えると、透磁率とトルクの関係は軸対称とはならずに、図２（ｂ）に示すような原点が平行移動した特性を示すことを見出した。
図２（ｂ）に示す透磁率とトルクの関係の曲線を、図２（ｃ）に示すように、部分的に拡大近似して使用すれば、透磁率の絶対値の大きさからトルクの方向と大きさが分かる。すなわち、図２（ｃ）では透磁率が大きい値が左トルク、小さい値が右トルクとなる。
【００３３】
〔トルクの検出方法〕
入力軸１のトルクを電気信号として出力する検出回路について図３（ａ）及び図３（ｂ）を参照して説明する。
Ａ．自己インダクタンスの変化を利用した検出回路
図３（ａ）の検出回路１７は、トルクセンサ１０（図１参照）と出力回路とから構成される。多重巻きコイル１１と抵抗（一定）１２とを直列に結合した回路に、交流電源１３から一定の交流電圧を印加すると、磁性材料である入力軸１に入力されるトルクにより入力軸１の透磁率が変化し、このとき発生する多重巻きコイル１１における自己インダクタンスの変化（電流の振幅の変化）を整流回路（ダイオード）１４で半波整流又は全波整流し、さらに抵抗とコンデンサから形成される平滑回路１５で直流にしたのち、増幅回路で増幅して直流電圧出力Ｖ0として出力するものである。
このように検出回路を構成することにより、電圧出力値からトルクの方向とトルクの値とを検知することができる。
Ｂ．相互インダクタンスの変化を利用した検出回路
図３（ｂ）の検出回路１７′は、入力軸1を挟んで励磁コイルＬ１と検出コイルＬ２とを設けて、励磁コイルＬ１と検出コイルＬ２の相互インダクタンスの変化（電流の振幅の変化）を検出コイルＬ２で検出し、図３（ａ）と同様に、それぞれ整流回路１４′、平滑回路１５′、増幅回路１６′を経てトルクの値を直流電圧値Ｖ0′として出力する。尚、図３（ｂ）の検出回路１７′は、図３（ａ）の検出回路１７と比較して、検出コイルＬ２の巻き数を増やすだけで容易に出力を大きくすることができる。
尚、検出回路は必要に応じてどちらを使用しても良いが、以後の明細書中の説明では自己インダクタンスの変化を利用した検出回路についてのみ説明する。
【００３４】
次に、第２実施形態のトルク検出装置について図４を参照して説明する。
第２実施形態のトルク検出装置の構成は、第１実施形態のトルク検出装置の構成とは回転軸である入力軸１の表面に磁歪膜１９を設けた点だけ異なるので磁歪膜１９についてのみ説明する。
磁歪膜１９は、多重巻きコイル１１に対峙する回転軸である入力軸１の一部に全周に渡って、例えば、Ｎｉ-Ｆｅ合金膜を気相メッキ法にてメッキしたものである。この磁歪膜１９は、入力軸１に所定のトルクを負荷した状態でメッキされる。
従って、磁歪膜１９には、安定した回転軸からのトルクが付与され、残留応力と塑性歪が付与されることから、入力軸１に嵌装される多重巻きコイル１１のインダクタンスの変化を大きくし、軸材の影響を受けずに検出感度を安定して向上させることができる。
車両の電動パワーステアリング装置の操舵トルクのトルク検出装置に第２実施形態のトルク検出装置を適用した場合は、前記した理由から電動パワーステアリング装置のゲインを小さくでき、トルク制御の安定化やノイズの影響を小さくし高い操舵フィーリングを得ることができる。又、軸材に加工時における強度の低下がない（少ない）高い強度のものが使え、しかもステアリングの軸部を直接検出することができるので、小型軽量化を図ることができる。
【００３５】
次に、第３実施形態のトルク検出装置について図５及び図６を参照して説明する。
第３実施形態のトルク検出装置の構成は、第２実施形態のトルク検出装置の構成とは、磁歪膜を２分割して各磁歪膜２０ａ，２０ｂに異なる所定の残留応力、又は塑性歪を付与した点のみ異なるので磁歪膜２０についてのみ説明する。
磁歪膜２０はそれぞれの多重巻きコイル２１，２２に対峙する回転軸である入力軸１の１部に全周に渡って磁歪膜、例えば、Ｎｉ-Ｆｅ合金膜を気相メッキ法にてメッキしたものである。この磁歪膜２０は、入力軸１にＡ点を支持点として所定のトルクを負荷した状態でメッキされている第１の部分２０ａと、Ａ点を支持点として逆方向に所定のトルクを負荷した状態でメッキされている第２の部分２０ｂ（又はトルクを負荷していないでメッキされている部分）とから構成される。このように配置することにより、第１のコイル２１のインピーダンスを（１）（所定のトルクを負荷）、第２のコイル２２のインピーダンスを（２）′（逆方向に所定のトルクを負荷）としたときには図６（ａ）に示すような特性が得られる。一方、第１のコイル２１のインピーダンスを（１）（所定のトルクを負荷）、第２のコイル２２のインピーダンスを（２）（トルクを負荷しない）とした
ときには図６（ｂ）に示すような特性を得ることができる。外部環境の温度変化に対応して、それぞれの特性（１）と（２）又は（２）′は皆同じ様に変化する（例えば温度上昇の場合は、破線のように変化する）ので、差動増幅回路により出力を取り出すと、その差の値は、ほとんど変化しない。又、出力も（１）と（２）′のインピーダンス特性を示す時に約２倍の出力が得られる。大きい出力が得られるので制御性が向上する。
更に２つの特性を比較することにより故障診断を実施することができる。例えば、図６（ａ）において（（１）+（２）′）／２の値は一定であるから、この値と異なる値が得られたときは、トルクセンサが故障していると判断できる。
車両の電動パワーステアリング装置の操舵トルクのトルク検出装置に第３実施形態のトルク検出装置を適用した場合、トルク検出装置はエンジンルームに搭載されているので温度変化が大きい環境に曝されるが、前記理由により操舵トルクの変動の少ない滑らかで安定した操舵フィーリングを得ることができる。そして、万が一、故障しても故障診断ができるので確実にシステムを停止することができる。
【００３６】
次に、図７及び図８を使って第４実施形態のトルク検出装置について説明する。
第４実施形態のトルク検出装置の構成は、第３実施形態のトルク検出装置の構成とは磁歪膜を２区分し、透磁率変化の異なる（組成の異なる）２つの磁歪膜２３ａ，２３ｂを入力軸１に所定のトルクを負荷した状態でそれぞれにメッキした点のみ異なるので磁歪膜２３ａ，２３ｂについてのみ説明する。
磁歪膜２３は、入力軸１に所定のトルクを負荷した状態でそれぞれの多重コイル２１，２２に対峙する入力軸１の一部に全周に渡って磁歪膜、例えばＮｉ-Ｆｅ合金膜を気相メッキ法にてメッキしたものである。この時、この磁歪膜２３は、例えば５０％ニッケルのメッキされている第１の部分２３ａと６０％のニッケルのメッキされている第２の部分２３ｂとからなる。このように配置することにより、図８に示すような、第１のコイル２１のインピーダンスを（１）、第２のコイル２２のインピーダンスを（２）としたときの特性を得ることができる。差動増幅回路により出力を取り出すと、外部環境の温度変化に対応して、それぞれの特性（１）と（２）も同様に変化（例えば温度が上昇した場合は破線のように変化）するので、その差の値は、ほとんど変化しない。又、２つの特性を比較することにより故障診断を実施することができる。
車両の電動パワーステアリング装置の操舵トルクのトルク検出装置に第４実施形態のトルク検出装置を適用した場合、トルク検出装置はエンジンルームに搭載されているので温度変化が大きい環境に曝されるが、前記した理由により操舵トルクの変動の少ない滑らかで安定した操舵フィーリングを得ることができる。そして、万が一、故障しても故障診断ができるので確実にシステムを停止することができる。
【００３７】
最後に、本発明に係るトルク検出装置及びその製造方法について説明する。
本発明の第２〜第４の実施形態に係るトルク検出装置の製造方法は、以下の工程を含む製造方法である。
１．第１工程は、回転軸である入力軸（磁性材料）に所定のトルクを負荷して所定の応力又は歪を付与する。尚、負荷される所定のトルクは入力軸に対して弾性変形内の値である。
２．第２工程は、この所定の応力又は歪の付与された状態で入力軸に磁性材料のメッキを施して磁歪膜を形成する。
３．第３工程は、前記回転軸の所定の応力又は歪を解放することにより前記磁歪膜に所定の残留応力又は塑性歪を付与する。
４．第４工程は、前記磁歪膜を形成された入力軸の回転トルクに対する透磁率の変化を検出する円筒状の多重巻きコイルを、前記磁歪膜に対峙するように配置する。
このような工程を含むことにより、検出値が入力軸の回転と共に変動したり、軸方向の変位誤差に対して変動することが少ないトルク検出装置が製造できる。
また、概ね８の字状の励磁コイルをハウジングに配置することがないので、ハウジングの強度を低下させることがなく、トルク負荷時の検出精度の高いトルク検出装置が製造できる。しかも、高い捩じり強度を有する回転軸を使用することができる。
尚、本発明の第１実施形態に係るトルク検出装置の製造方法は、上記第１工程と第４工程からなる。但し、第１工程における所定のトルクは入力軸に塑性歪を与えるトルクである。すなわち、磁歪膜を形成しないで前記塑性歪を付与された入力軸の回転トルクに対する透磁率の変化を多重巻きコイルで検出する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係るトルク検出装置の第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明に係るトルク検出装置で使用される解析用マップの作成方法を説明するための図である。
【図３】（ａ）本発明に係るトルク検出装置の検出回路の構成を示す図である。  （ｂ）本発明に係るトルク検出装置の他の検出回路の構成を示す図である。
【図４】本発明に係るトルク検出装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図５】本発明に係るトルク検出装置の第３実施形態を示す縦断面図である。
【図６】（ａ）本発明に係るトルク検出装置の第３実施形態で得られるインピーダンス特性を示す図である。（ｂ）本発明に係るトルク検出装置の第３実施形態の他の実施形態で得られるインピーダンス特性を示す図である。
【図７】本発明に係るトルク検出装置の第４実施形態を示す縦断面図である。
【図８】本発明に係るトルク検出装置の第４実施形態で得られるインピーダンス特性を示す図である。
【図９】（ａ）従来のトルク検出装置をトルク伝達軸に取り付けた状態を示す図である。（ｂ）従来のトルク検出装置で使用された励磁コイルを示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１                    入力軸（回転軸）
２                    ケーシング
２ａ                  ハウジング
２ｂ                  ケース部
３，４，５            軸受け
６                    ラック軸
６ａ                  ラック歯
７                    ウオームホイール
８                    電動機
９                    ウオーム歯車
１０                    トルクセンサ
１１，２１，２２        多重巻きコイル
１１ａ                  ボビン
１１ｂ                  バックヨーク
１２                    抵抗
１３                    交流電源
１４                    整流回路
１５                    平滑回路
１６                    増幅回路
１７                    検出回路
１９，２０，２３        磁歪膜
【図１】
2008134262.tif 000003
【図２】
2008134262.tif 000004
【図３】
2008134262.tif 000005
【図４】
2008134262.tif 000006
【図５】
2008134262.tif 000007
【図６】
2008134262.tif 000008
【図７】
2008134262.tif 000009
【図８】
2008134262.tif 000010
【図９】
2008134262.tif 000011