(57)【要約】【課題】ロバスト性に優れ、かつ廉価な磁歪式軸力センサを提供する。【解決手段】軸力が作用する軸部材２に、当該軸部材２の軸方向に沿って複数回折り返された折り返し部３が形成され、前記折り返し部３には、軸方向と直交する方向に隣り合い、磁歪を有すると共に、作用する軸力により一方には引張応力が生じ他方には圧縮応力が生じる少なくとも一対の磁性部材が設けられ、前記対の磁性部材の間に磁石１３が配置され、前記対の磁性部材における前記磁石１３が配置される側と反対側の各々に、磁性部材からの漏れ磁束を検知する磁気センサ４Ａ，４Ｂが配置される。【選択図】図１
2008241613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸力が作用する軸部材に、当該軸部材の軸方向に沿って複数回折り返された折り返し部が形成され、
前記折り返し部には、軸方向と直交する方向に隣り合い、磁歪を有すると共に、作用する軸力により一方には引張応力が生じ他方には圧縮応力が生じる少なくとも一対の磁性部材が設けられ、
前記対の磁性部材の間に磁石が配置され、
前記対の磁性部材における前記磁石が配置される側と反対側の各々に、磁性部材からの漏れ磁束を検知する磁気センサが配置されることを特徴とする磁歪式軸力センサ。
【請求項２】
前記対の磁性部材に配置される各々の磁気センサの出力を差動した値を出力することを特徴とする請求項１に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項３】
前記磁性部材の前記磁石が取り付けられる面に対し、前記磁石の着磁方向が直交していることを特徴とする請求項１または２に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項４】
前記磁性部材は、板形状で形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項５】
前記折り返し部が、軸部材の中心軸に対して対称形状で形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項６】
前記軸部材に所定量以上の軸力が作用する際に、前記軸部材の軸方向への変形を規制するストッパ機構を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項７】
前記磁性部材がマルエージング鋼であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項８】
前記磁気センサがリニアホールＩＣであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項９】
前記磁性部材の磁気センサが取り付けられる部位の温度を検知して前記リニアホールＩＣへの供給電圧を制御することにより、前記磁気センサからの信号の温度特性を補償したことを特徴とする請求項８に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項１０】
前記リニアホールＩＣの出力電圧の和を基に、前記リニアホールＩＣへの供給電圧を制御することにより、前記磁気センサからの信号の温度特性を補償したことを特徴とする請求項８または９に記載の磁歪式軸力センサ。
【請求項１１】
前記磁気センサからの信号が入力され、信号処理回路が一体的に形成される回路部を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁歪式軸力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は軸力を検出するセンサに関し、より具体的には磁歪の逆効果を利用して軸力を検出する磁歪式軸力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性を有する部材に負荷される応力を検出する方法としては、歪ゲージを貼る方法が一般によく知られている。しかしながら、例えば自動車等の足回りリンクに働く軸力（引張力および圧縮力）を検出するためには、ロバスト性が要求されるため、歪ゲージによる方法は、問題を有する。
【０００３】
そのため、磁歪の逆効果を利用した応力センサ（磁歪式応力センサ）が、提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【非特許文献１】Ｇａｒｓｈｅｌｉｓ，  Ｉｖａｎ  Ｊ．，「Ｎｅｗ  ｔｙｐｅｓ  ｏｆ  Ｍａｇｎｅｔｏｅｌａｓｔｉｃ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｓｅｎｓｉｎｇ  Ｆｏｒｃｅ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ」，「ＳＡＥ  Ｐａｐｅｒ」，Ｎｏ．９１０８５６，「Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ」，１９９１年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の磁歪式応力センサは、感度が低く、実際に使用するには至っていないのが現実である。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、ロバスト性に優れた廉価な磁歪式軸力センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成する本発明に係る磁歪式軸力センサは、軸力が作用する軸部材に、当該軸部材の軸方向に沿って複数回折り返された折り返し部が形成され、前記折り返し部には、軸方向と直交する方向に隣り合い、磁歪を有すると共に、作用する軸力により一方には引張応力が生じ他方には圧縮応力が生じる少なくとも一対の磁性部材が設けられ、前記対の磁性部材の間に磁石が配置され、前記対の磁性部材における前記磁石が配置される側と反対側の各々に、磁性部材からの漏れ磁束を検知する磁気センサが配置されることを特徴とする磁歪式軸力センサである。
【発明の効果】
【０００７】
上記のように構成した本発明に係る磁歪式軸力センサは、作用する軸力により一方には引張応力が生じ他方には圧縮応力が生じる少なくとも一対の磁性部材が設けられ、この対の磁性部材の間に磁石が配置され、磁石が配置される側と反対側に磁気センサが配置されるため、それぞれの磁気センサにより引張と圧縮に対応する漏れ磁束の変化を同時に検知して軸力を計測できる。したがって、ロバスト性が高く廉価な部品を用いているため、ロバスト性に優れ、かつ廉価な磁歪式軸力センサを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
始めに、前述した従来技術の磁歪による力センサについて説明する。
【０００９】
図１４は、前述した非特許文献に記載の磁歪の逆効果による力センサの説明図である。
【００１０】
図１４（ａ）において、ＰＭは永久磁石であり、ＦＳは磁気センサである。中央のコアは磁歪を有している。ＰＭの磁束は図のように分布し、コアを矢印のように磁化するとともに、磁束はコアも通っている。コアに引張が働くと、磁束がコアをより多く通るため、ＦＳを通過する磁束は減少する。一方、圧縮が働くと、磁束はコアを通りにくくなるため、ＦＳを通過する磁束が増加する。かくして、ＦＳの信号の大きさはコアに働く応力の大きさを反映することになる。これが提案されている力センサの原理である。磁束を発生させるのに電源がいらない点が特徴である。ＦＳの位置としては、同図の（ｂ）に示されているように、Ａまたは、Ｂの位置でもよいことが述べられている。引張と圧縮では、ＦＳの信号の変化の仕方は、圧縮の方が大きく、そのセンサの定格の範囲において、圧縮にて、３０から８０％の変化があることがデータで示されている。
【００１１】
以上の提案では、データは、パイプ（コア）の中に、円筒状のアルニコ磁石を配置し、薄肉パイプの表面に、リニアホールＩＣを置いて、取られている（図１４の（ａ）の状態に対応している）。パイプへの応力印加は、ステンレス製のねじ部をパイプに接着して行っている。したがって、原理確認の段階の域にある。
【００１２】
以下では、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１および図２は、本実施形態に係る磁歪式軸力センサを説明するための平面図および側面図、図３は、同磁歪式軸力センサの回路を説明するためのブロック図である。
【００１４】
本実施形態に係る磁歪式軸力センサ１は、被計測体である軸部材２に形成される折り返し部３と、折り返し部３に配置される磁石１３および２つの磁気センサ４Ａ，４Ｂと、磁気センサ４Ａ，４Ｂからの出力信号Ａ１，Ａ２が入力されて磁歪式軸力センサとしてのセンサ出力を出力する回路部５と、温度センサ６とを有している。
【００１５】
軸部材２は、マルエージング鋼を機械加工することによって形成される。マルエージング鋼の適用は、磁歪式軸力センサ１のロバスト性、感度およびセンサ特性に関して好ましい。また、１８％Ｎｉ系のマルエージング鋼は、磁歪が大きい点で好ましく、時効状態で使用するとヒステリシスのない良好な特性となるため、より好ましい。
【００１６】
軸部材２には、軸力（軸方向の引張力および圧縮力）が作用し、折り返し部３は、軸方向へ複数回折り返して形成されている。折り返し部３は、軸心に沿って対称形状の２つの第１折り返し部３Ａと第２折り返し部３Ｂを有しており、本実施形態では、第１折り返し部３Ａに磁石１３および磁気センサ４Ａ，４Ｂが設けられる。
【００１７】
第１折り返し部３Ａは、軸部材２の外周側において軸方向の一方側から他方側へ軸方向に延びる第１磁性部材７と、第１磁性部材７の他方側の端部から折り返されて反対の軸方向へ延びる第２磁性部材８と、更に第２磁性部材８の一方側の端部から折り返されて反対の軸方向へ延び、軸部材２の他方側に接続する第３磁性部材９とを有している。第１〜第３磁性部材７〜９は、それぞれ平行な板形状で形成される。
【００１８】
第１〜第３磁性部材７〜９は、磁性部材の並ぶ配列方向（板面の直交方向）および軸方向の両方向と直行する幅方向の幅長ｈが、軸直径Ｄよりも短い均一な長さで形成される。したがって、折り返し部３の幅方向の外側には、軸部材２から窪んだ２つの空間部１４Ａ，１４Ｂが形成される。
【００１９】
第２折り返し部３Ｂは、第１折り返し部３Ａと対称形状であるため、第１〜第３磁性部材７〜９と対称な第４〜第６磁性部材１０〜１２を有している。したがって、第１折り返し部３Ａおよび第２折り返し部３Ｂには、全体で６枚（偶数枚）の磁性部材７〜１２が形成される。
【００２０】
第１〜第６磁性部材７〜１２は、例えばそれぞれの板厚ｄが１ｍｍで形成される。なお第１磁性部材７と第６磁性部材１２は、軸の外周面を形成するため部位によって板厚が異なり、例えば最も薄い部位の板厚が１ｍｍで形成されるが、外周面が平面に加工されていてもよい。
【００２１】
磁石１３は、第２磁性部材８と第３磁性部材９の間に配置され、第２磁性部材８および第３磁性部材９の磁石１３が配置される面の反対面に、それぞれ磁気センサ４Ａ，４Ｂが取り付けられる。磁石１３の着磁方向は、第２磁性部材８および第３磁性部材９の磁石１３と接する面と直交する方向（図１の上下方向）と一致し、第２磁性部材８および第３磁性部材９に生じる応力の方向（図１の左右方向）と直交している。なお、磁気センサ４Ａ，４Ｂが取り付けられるそれぞれの磁性部材８，９は、磁性部材の板厚ｄおよび幅長ｈが等しく、軸方向と直交する面における断面積が等しいため、正負が逆で絶対値の等しい引張応力および圧縮応力が作用する。
【００２２】
第２磁性部材８および第３磁性部材９の板材の間に磁石１３が配置されると、それぞれの磁性部材の磁石１３が設けられる面と反対面（磁気センサ４Ａ，４Ｂが設けられる面）において、漏れ磁束が生じる。
【００２３】
軸部材２に例えば引張力が作用すると、第１、第３板、第４および第６磁性部材７，９，１０および１２には引張応力が生じ、第２および第５磁性部材８，１１には圧縮応力が生じる。逆に軸部材２に圧縮力が作用すると、第１、第３板、第４および第６磁性部材７，９，１０および１２には圧縮応力が生じ、第２および第５磁性部材８，１１には引張応力が生じる。したがって、軸部材２に引張力または圧縮力のいずれが作用しても、軸方向と直交する方向に隣り合う対の磁性部材（本実施形態においては、第２磁性部材８と第３磁性部材９）において、引張応力と圧縮応力の両方が発生する。第２磁性部材８および第３磁性部材９に軸方向の応力が生じると、磁気センサ４Ａ，４Ｂにおける漏れ磁束が逆磁歪の効果によって変化する。
【００２４】
例えば、引張応力が磁性部材８または９に負荷される場合、磁石１３からの磁束は、磁性部材８または９を透過し易くなるため、漏れ磁束は減少する。一方、圧縮応力が磁性部材８または９に負荷される場合、磁石１３からの磁束は、磁性部材８または９を透過し難くなるため、漏れ磁束は増加する。漏れ磁束の減少および増加は、磁気センサ４Ａ，４Ｂによって検出することができる。
【００２５】
本実施形態に係る軸部材２は、２つの折り返し部３Ａ，３Ｂが軸心に沿って対称形状で形成されるため、軸力が軸心を中心に釣り合い、軸部材２に曲がりが生じ難い構造となっている。
【００２６】
磁気センサ４Ａ，４Ｂは、例えばリニアホールＩＣであり、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂからの出力信号Ａ１，Ａ２は、回路部５に入力される。回路部５には、磁歪式軸力センサ１における信号処理回路が一体的に形成されることが好ましい。
【００２７】
本実施形態では、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂのそれぞれが引張応力、圧縮応力に対応した磁束変化を同時に検知するため、両者の信号を差動することにより略２倍の感度の信号が得られ、かつ良好な直線性が確保される。
【００２８】
温度センサ６は、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの近傍において、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂが取り付けられた第２磁性部材８または第３磁性部材９に取り付けられる。なお、温度センサ６の取り付け位置は、逆磁歪が生じる部位の温度環境を計測できれば、特に限定されない。
【００２９】
回路部５は、軸部材２に形成される収容空間１５に配置される。回路部５は、軸部材２の一部の空間に納めることができるため、プラグイン型の小型のセンサとすることができる。なお、回路部５の配置位置は、他の位置でもよく、例えば空間部１４Ａ，１４Ｂに収めることもできる。
【００３０】
図３に示すように、温度センサ６により計測される温度によって、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂへの供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、磁歪式軸力センサ１の温度補償を達成することができる。図のようにリニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂからの出力信号Ａ１，Ａ２が差動回路１６に入力され、差動回路１６で差動された出力が、磁歪式軸力センサ１のセンサ出力である。
【００３１】
温度センサ６からの信号は、電圧制御部１７へ入力され、温度センサ６からの信号に基づいて、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂへの供給電圧Ｖｃｃが制御される。リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂのゼロ点は差動により補償され、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの感度、磁石磁束の温度依存、逆磁歪の温度依存は供給電圧Ｖｃｃの制御により、温度補償される。
【００３２】
温度補償を行うには、温度の異なる２点における感度が同じになるように、予め電圧制御部１７を校正する必要がある。２点の温度の間は線形補間し、その外側では線形で外挿する。
【００３３】
図４は、磁歪式軸力センサの他の温度補償回路を説明するためのブロック図である。
【００３４】
図４に示すように、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの両出力Ａ１，Ａ２が加算回路１９に入力され、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの出力Ａ１，Ａ２が加算された加算回路１９からの信号が、電圧制御部１８に入力される。電圧制御部１８では、加算回路１９からの信号（リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの出力の和を表す信号）が常に一定に保たれるように、供給電圧Ｖｃｃが制御される。
【００３５】
なお、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの出力信号Ａ１，Ａ２のゼロ点が０Ｖから外れている場合には、両リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂの感度分に相当する電圧の和が常に室温のときと同じになるように供給電圧Ｖｃｃを制御することにより、より精度の高い感度補償ができる。リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂのゼロ点が（絶対値にて）０．１Ｖより大きい場合には、この方法が特に好適である。
【００３６】
図５は、ヨークが設けられた磁歪式軸力センサの変形例を示す正面図および側面図である。
【００３７】
本実施形態の変形例として、図５に示すように、それぞれの磁気センサ４Ａ，４Ｂの外側を囲むように、磁気センサ４Ａ，４Ｂが取り付けられた第２，第３磁性部材８，９にコ字状のヨーク２０Ａ，２０Ｂを設けることもできる。
【００３８】
ヨーク２０Ａ，２０Ｂは、例えばＰＢ（Ｎｉ−Ｆｅ）パーマロイ（軟磁性材）からなり、集磁効果による感度向上および外部磁界に対する耐性向上を図ることが可能である。また、磁気センサ４Ａ，４Ｂの位置設定に対して磁気センサ特性が鈍感になるというメリットも有する。また、２つの磁気センサ４Ａ，４Ｂを同一形状のヨーク２０Ａ，２０Ｂで囲むことにより、それぞれの磁場環境を均一にすることができ、精度の高い感度補償が可能となる。なお、ＰＢパーマロイは、純水素中、１２００℃で２時間熱処理が施されている。
【００３９】
図６および７は、ストッパ機構が設けられた磁歪式軸力センサの他の変形例を示す正面図および側面図である。
【００４０】
他の実施形態として、図６，７に示すように、軸部材２の軸方向への変形を規制するストッパ機構２５を設けることもできる。ストッパ機構２５は、折り返し部３の軸方向両側において、それぞれ軸部材２に外周側から形成される凹部２２Ａ，２２Ｂに、ストッパ部材２３の軸方向両端の凸部２４Ａ，２４Ｂが嵌合することにより構成される。凸部２４Ａ，２４Ｂの軸方向の幅Ｌ１は、凹部２２Ａ，２２Ｂの軸方向の幅Ｌ２よりも小さく形成され、凹部２２Ａ，２２Ｂ内において、凸部２４Ａ，２４Ｂの軸方向の移動が、所定量許容される。軸部材２に高い負荷が入力される際には、凸部２４Ａ，２４Ｂが凹部２２Ａ，２２Ｂに接触し、ストッパ部材２３が荷重を担って軸部材２の変形を制限する。したがって、磁歪式軸力センサ１の起歪部（磁性部材の磁歪の生じる部位）を薄肉化できるため磁性部材８〜１２を高応力状態にでき、感度を高めることが可能になるとともに、ロバスト性を高く保つことができる。
【００４１】
図８および９は、保護カバーが設けられた磁歪式軸力センサの更に他の変形例を示す正面図および側面図である。
【００４２】
図８，９に示すように、折り返し部３を、保護カバー２６で覆って保護することもできる。保護カバー２６には、種々の材料を適用できるが、外部磁界に対する耐性向上をも考慮すると、磁性体で作成することが好ましい。
【００４３】
上述のように、本実施形態に係る磁歪式軸力センサ１は、廉価であり、歪ゲージと比較してロバスト性が高い磁石１３および磁気センサ４Ａ，４Ｂを用いるため、磁歪式軸力センサ１自体もロバスト性が高く廉価で作製できる。
【００４４】
また、磁石１３の着磁方向が、第２磁性部材８および第３磁性部材９の磁石１３と接する面と直交する方向（図１の上下方向）と一致するため、センサ特性（感度）の良好な磁歪式軸力センサ１を実現できる。
【００４５】
（基礎試験）
まず、基本的な磁歪式センサの実験および実験結果について説明する。
【００４６】
図１０は、基礎試験に使用した磁歪式センサを説明するための平面図である。
【００４７】
基礎試験では、被計測体３１に応力を作用させ、被計測体３１の一方側に磁石３２を配置すると共に反対側に磁気センサ３３を設置し、磁気センサ３３により漏れ磁束を検知した。被計測体３１は、幅長２０ｍｍ、板厚２ｍｍのマルエージング鋼（磁歪を有する磁性体）製の板材であり、マルエージング鋼（１８％Ｎｉ−９％Ｃｏ−５％Ｍｏ）である日立金属製のＹＡＧ３００を用いた。板材を機械加工した後、固溶化および時効熱処理を施した。固溶化は真空中にて８２０℃×１ｈ保持後、室温まで冷却し、時効はその後、真空中にて４９０℃×５ｈ保持後、空冷した。磁石３２は、円筒状の薄肉磁石であり、軸方向に着磁されており、軸方向が被計測体３１の面と直交している。磁石３２は、φ１０ｍｍ、長さ７ｍｍのＳｍＣｏ磁石を用いた。磁石単体での端面磁束密度は約４ｋＧであった。磁気センサ３３は、被計測体３１の面に垂直方向の磁束成分を検知する。具体的にはガウスメータの薄板プローブを用い、表面から約０．５ｍｍ付近の磁束を検知した。
【００４８】
図１１は、基礎試験における応力と磁束密度の関係の計測結果を示すグラフである。
【００４９】
図１１の縦軸は、被計測体３１に、板の延在方向（図中の矢印方向）に圧縮および引張力を印加したときの、磁気センサ３３で計測された磁束密度の変化量を表している。なお、荷重０ｋＮでの磁束密度は約１５０Ｇであった。結果として、図１１に示すように、直線的で、ヒステリシスのない良好な特性が得られた。なお、圧縮荷重では−８ｋＮの荷重（２００ＭＰａ）で２５Ｇの変化（増加）、引張荷重では＋８ｋＮの荷重で２０Ｇの変化（減少）であり、感度は引張荷重の方が低い。
【００５０】
また、ガウスメータプローブを、取り付け面における前後左右に１ｍｍ動かした位置においても、まったく同じ特性であった。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例にのみ限定されることはない。
【００５２】
（実施例１）
温度補正を実施しない磁歪式軸力センサを試作した。なお、構成は、上述した本実施形態（図１、２参照）と略同様であるが、温度センサ６、ストッパ機構２５および保護カバー２６は設けていない。
【００５３】
軸部材２および磁性部材７〜１２を構成する磁歪材料として、マルエージング鋼（１８％Ｎｉ−９％Ｃｏ−５％Ｍｏ）である日立金属製のＹＡＧ３００を用いた。磁性部材７〜１２の板厚ｄは１．０ｍｍで、幅長ｈは１０ｍｍであった。
【００５４】
機械加工の後、固溶化および時効熱処理を施した。固溶化は真空中にて８２０℃×１ｈ保持後、室温まで冷却し、時効は真空中にて４９０℃×５ｈ保持後、空冷した。
【００５５】
磁石１３には、φ３ｍｍ、長さ３．５ｍｍのＳｍＣｏ磁石を用いた。磁石１３は１０Ｔのパルス磁界で着磁した後、２００℃で１時間、熱枯らしを行った。その後の磁石単体での端面の磁束密度は、約４．１ｋＧであった。
【００５６】
磁気センサにはリニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂを用いた。磁気感度は約７ｍＶ／Ｇであった。
【００５７】
図１２は、実施例１における磁歪式軸力センサの感度の計測結果を示すグラフである。横軸の応力は、磁性部材の応力に換算している。図のように、応力２００ＭＰａあたり、４５Ｇのセンサ出力（磁束の変化を差動した値）が得られた。これにより、センサ出力から応力値を換算できることが確認された。
【００５８】
（実施例２）
実施例１の磁歪式軸力センサ１の近傍に温度センサ６を設置し、温度センサ６からの信号に基づいて、リニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂへの供給電圧であるＶｃｃを制御して温度補償を行った（図３参照）。具体的には、まず、室温で供給電圧を５．００Ｖに設定し、次に、センサ全体を１００℃に昇温し、２つの条件におけるセンサ感度が同じになるような供給電圧Ｖｃｃを出力できるように、校正値を設定した。次に、２点の温度（室温および１００℃）の間の温度では線形補間し、その外側（室温未満および１００℃超）では線形で外挿した校正値を設定した。
【００５９】
この後、温度を変化させつつ、温度信号をもとに供給電圧Ｖｃｃを制御して、感度の計測を行った。
【００６０】
図１３は実施例２における磁歪式軸力センサの温度特性の計測結果を示すグラフである。縦軸の感度比は、センサ出力を２０℃における値を基準として正規化した感度である。破線は供給電圧の制御無しの場合であり、実線は制御有りの場合である。図１３に示すように、破線では温度変化によって感度比が変化するが、実線では温度が変化しても、感度は略一定となっており、−２０℃から１００℃の範囲において良好に感度の温度補償が行われていることが確認できた。
【００６１】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変することができる。例えば、本実施形態では、磁気センサ４Ａ，４ＢとしてリニアホールＩＣを使用しているが、省電力で小型であるホール素子ならびにＧＭＲセンサを使うこともできることは言うまでもない。
【００６２】
また、磁歪を有する磁性体としてはマルエージング鋼についての例示のみであったが、ＦｅＡｌ合金であるアルフェル、ＦｅＣｏＶ合金であるパーメンジュール、ＦｅＧａ合金、ＦｅＧａＡｌ合金であるガルフェノール等の磁歪効果の大きい他の磁性体を用いることができることは言うまでもない。また、必ずしも軸部材２の全体が磁性体である必要はなく、最低限、折り返し部３のリニアホールＩＣ４Ａ，４Ｂが取り付けられる部位およびその近傍が磁歪を有する磁性体であればよい。
【００６３】
また、軸部材２の形状は円柱形状に限定されず、軸力が作用する部材であれば、本実施形態に係る磁歪式軸力センサ１を適用できる。
【００６４】
また、折り返し部３における磁石１３および磁気センサ４Ａ，４Ｂの取り付け位置は、第２および第３磁性部材８，９に限定されず、第１および第２磁性部材７，８、第４および第５磁性部材１０，１１、または第５および第６磁性部材１１，１２であってもよい。また、取り付け位置が、これらの複数個所であってもよい。また、折り返し部３における折り返しの回数（磁性部材の数）が、本実施形態と異なってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本実施形態に係る磁歪式軸力センサを説明するための平面図である。
【図２】本実施形態に係る磁歪式軸力センサを説明するための側面図である。
【図３】同磁歪式軸力センサの回路を説明するためのブロック図である。
【図４】磁歪式軸力センサの他の温度補償回路を説明するためのブロック図である。
【図５】ヨークが設けられた磁歪式軸力センサの変形例を示す正面図である。
【図６】ストッパ機構が設けられた磁歪式軸力センサの他の変形例を示す正面図である。
【図７】ストッパ機構が設けられた磁歪式軸力センサの他の変形例を示す側面図である。
【図８】保護カバーが設けられた磁歪式軸力センサの更に他の変形例を示す正面図である。
【図９】保護カバーが設けられた磁歪式軸力センサの更に他の変形例を示す側面図である。
【図１０】基礎試験に使用した磁歪式センサを説明するための平面図である。
【図１１】基礎試験における応力と磁束密度の関係の計測結果を示すグラフである。
【図１２】実施例１における磁歪式軸力センサの感度の計測結果を示すグラフである。
【図１３】実施例２における磁歪式軸力センサの温度特性の計測結果を示すグラフである。
【図１４】従来技術における磁歪の逆効果による力センサの説明図である。
【符号の説明】
【００６６】
１    磁歪式軸力センサ、
２    軸部材、
３    折り返し部、
３Ａ，３Ｂ    第１，第２折り返し部、
４Ａ，４Ｂ    リニアホールＩＣ（磁気センサ）、
５    回路部、
６    温度センサ、
７〜１２    第１〜第６磁性部材、
１３    磁石、
１６    差動回路、
１７，１８    電圧制御部、
１９    加算回路、
２０Ａ，２０Ｂ    ヨーク、
２５    ストッパ機構、
２６    保護カバー、
Ａ１，Ａ２    磁気センサ出力信号、
Ｄ    軸直径、
ｄ    板厚、
ｈ    幅長、
Ｖｃｃ    供給電圧。
【図１】
2008241613.tif 000003
【図２】
2008241613.tif 000004
【図３】
2008241613.tif 000005
【図４】
2008241613.tif 000006
【図５】
2008241613.tif 000007
【図６】
2008241613.tif 000008
【図７】
2008241613.tif 000009
【図８】
2008241613.tif 000010
【図９】
2008241613.tif 000011
【図１０】
2008241613.tif 000012
【図１１】
2008241613.tif 000013
【図１２】
2008241613.tif 000014
【図１３】
2008241613.tif 000015
【図１４】
2008241613.tif 000016