(57)【要約】【課題】外乱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に検出側スリット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、検出側スリット６１との重なり量が相互に逆方向に増減する第１入力側スリット６２と第２入力側スリット６３とを設け、入力側筒２１の内側から駆動コイル３１で磁束を印加し、出力側筒２２外側の第１入力側スリット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入力側スリット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で算出し、トーションバー１０の捻れ量を算定する。【選択図】図２
2008268097.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、導電体で形成した第１回転盤と、
前記トーションバーの他端に固定された、前記第１回転盤と対面する形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第２回転盤と、
測定部とを有し、
前記第１回転盤には駆動側スリットが設けられており、
前記第２回転盤には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１回転盤の前記第２回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、
前記測定部は、
前記第１回転盤側よりも前記一端側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、
前記第２回転板側よりも前記他端側に設けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
請求項２記載のトルクセンサであって、
前記駆動側スリットは、径方向の位置を異ならせて配置した第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとより構成され、
当該第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１回転盤の前記第２回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第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検出コイルは径方向高さが前記第１駆動側スリットと一致するように配置され、前記第２検出コイルは径方向高さが前記第２駆動側スリットと一致するように配置され、
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の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項３】
請求項１記載のトルクセンサであって、
前記検出側スリットは、径方向の位置を異ならせて配置した第１検出側スリットと第２検出側スリットとより構成され、
当該第１検出側スリットと第２検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１回転盤の前記第２回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第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検出コイルは径方向高さが前記第１検出側スリットと一致するように配置され、前記第２検出コイルは径方向高さが前記第２検出側スリットと一致するように配置され、
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の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項４】
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、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、導電体で形成した第２円筒と、
測定部とを有し、
前記第２円筒には駆動側スリットが設けられており、
前記第１円筒には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、
前記測定部は、
前記第２円筒の内周側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、
前記第１円筒の外周側に設けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項５】
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、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、導電体で形成した第２円筒と、
測定部とを有し、
前記第１円筒には駆動側スリットが設けられており、
前記第２円筒には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、
前記測定部は、
前記第１円筒の外周側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、
前記第２円筒の内周側に設けられた検出コイルと、
前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを有することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項６】
請求項４または５記載のトルクセンサであって、
前記駆動側スリットは、軸方向の位置を異ならせて配置した第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとより構成され、
当該第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第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駆動側スリットと一致するように配置され、前記第２検出コイルは軸方向位置が前記第２駆動側スリットと一致するように配置され、
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の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出することを特徴とするトルクセンサ。
【請求項７】
請求項４または５記載のトルクセンサであって、
前記検出側スリットは、軸方向の位置を異ならせて配置した第１検出側スリットと第２検出側スリットとより構成され、
当該第１検出側スリットと第２検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化し、
前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第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検出側スリットと一致するように配置され、前記第２検出コイルは軸方向位置が前記第２検出側スリットと一致するように配置され、
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の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出す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と、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】
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、本発明は、より外乱の影響を排して、精度良くトルクを検出することのできる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】
【０００５】
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、導電体で形成した第１回転盤と、前記トーションバーの他端に固定された、前記第１回転盤と対面する形態で、前記トーションバーと同軸状に配置された、導電体で形成した第２回転盤と、測定部とより構成したものである。ただし、前記第１回転盤には駆動側スリットが設けられており、前記第２回転盤には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１回転盤の前記第２回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、前記測定部は、前記第１回転盤側よりも前記一端側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、前記第２回転板側よりも前記他端側に設けられた検出コイルと、前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを備えたものである。
【０００６】
このようなトルクセンサによれば、駆動側スリットと検出側スリットとの重なり量のトーションバーの捻れ量に従った変化を、検出コイルにおける検出信号の位相の変化として検出する。したがって、比較的外乱の影響を受けづらい位相の変化によって、トーションバーの捻れ量を計測することができるので、外乱の影響を抑えて、精度良くトルクを検出することができるようになる。
【０００７】
また、これらのトルクセンサは、前記駆動側スリットを、径方向の位置を異ならせて配置した第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとより構成し、前記検出コイルを、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第１検出コイルと第２検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第１検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１回転盤の前記第２回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するようにし、前記第１検出コイルは径方向高さが前記第１駆動側スリットと一致するように配置し、前記第２検出コイルは径方向高さが前記第２駆動側スリットと一致するように配置する。または、これらのトルクセンサは、前記検出側スリットを、径方向の位置を異ならせて配置した第１検出側スリットと第２検出側スリットとより構成し、前記検出コイルを、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、径方向の位置を異ならせて巻き回した第１検出コイルと第２検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第１検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、第１検出側スリットと第２検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１回転盤の前記第２回転盤に対する相対的な回転に伴って、軸方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するものであり、前記第１検出コイルは径方向高さが前記第１検出側スリットと一致するように配置し、前記第２検出コイルは径方向高さが前記第２検出側スリットと一致するように配置する。
【０００８】
これらのようにすることにより、検出する位相変化のトーションバーの捻れ量に対する変化量を拡大して、より精度良くトルクを検出することができるようになる。
ここで、前記課題達成のために、さらに、本発明は、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、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、導電体で形成した第２円筒と、測定部とを有するトルクセンサを提供する。ただし、前記第２円筒には駆動側スリットが設けられており、前記第１円筒には、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが変化する検出側スリットが設けられており、前記測定部は、前記第２円筒の内周側に配置された磁束を発生する駆動コイルと、前記第１円筒の外周側に設けられた検出コイルと、前記検出コイルに誘起された電圧信号の位相変化量を計測する計測回路とを備えたものである。
【０００９】
なお、このようなトルクセンサは、第１円筒を、導電体で形成し、第２円筒を導電体で形成し、駆動コイルを前記第１円筒の外周側に配置し、検出コイルを前記第２円筒の内周側に配置して構成するようにしてもよい。
このようなトルクセンサによれば、このようなトルクセンサによれば、駆動側スリットと検出側スリットとの重なり量のトーションバーの捻れ量に従った変化を、検出コイルにおける検出信号の位相の変化として検出する。したがって、比較的外乱の影響を受けづらい位相の変化によって、トーションバーの捻れ量を計測することができるので、外乱の影響を抑えて、精度良くトルクを検出することができるようになる。
【００１０】
また、以上の各トルクセンサは、前記駆動側スリットを、軸方向の位置を異ならせて配置した第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとより構成し、前記検出コイルは、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第１検出コイルと第２検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第１検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、当該第１駆動側スリットと第２駆動側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記検出側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するものであり、前記第１検出コイルは軸方向位置が前記第１駆動側スリットと一致するように配置し、前記第２検出コイルは軸方向位置が前記第２駆動側スリットと一致するように配置する。または、以上の各トルクセンサは、前記検出側スリットを、軸方向の位置を異ならせて配置した第１検出側スリットと第２検出側スリットとより構成し、前記検出コイルを、前記トーションバーの回転軸と同軸状に、軸方向の位置を異ならせて巻き回した第１検出コイルと第２検出コイルとより構成し、前記計測回路において、前記第１検出コイルに誘起された電圧信号の位相と前記第２検出コイルに誘起された電圧信号の位相の位相差の変化量を、前記位相変化量として検出するようにしてもよい。ただし、当該第１検出側スリットと第２検出側スリットとは、前記トーションバーの捻れに伴う前記第１円筒の前記第２円筒に対する相対的な回転に伴って、径方向に見て前記駆動側スリットと重なる領域の大きさが、大きさの増減方向について相互に逆方向に変化するものであり、前記第１検出コイルは軸方向位置が前記第１検出側スリットと一致するように配置し、前記第２検出コイルは軸方向位置が前記第２検出側スリットと一致するように配置する。
【００１１】
これらのようにすることにより、検出する位相変化のトーションバーの捻れ量に対する変化量を拡大して、より精度良くトルクを検出することができるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、より外乱の影響を排して、精度良くトルクを検出することのできるトルクセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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（図における右方）端と出力側端（図における左方）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、駆動コイル３１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。
【００１４】
ここで、出力側筒２２は、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。
また、入力側筒２１は、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、内筒部が入力側筒２１の内側の円筒形状部であるものとして、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、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と第２検出コイル４２とに、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。
なお、駆動コイル３１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もよい。
【００１６】
さて、出力側筒２２の側壁と入力側筒２１の外筒部との、駆動コイル３１が、第１検出コイル４１と第２検出コイル４２と対面する箇所には、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検出側スリット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、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入力側スリット６２が、駆動コイル３１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入力側スリット６３が設けられている。
【００１７】
そして、図２ｃに示すように、トルクセンサにおいて、検出側スリット６１と第１入力側スリット６２、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３は軸と垂直な方向から見て一部重なり合うように配置されている。また、トーションバー１０に捻れが生じていない状態において、入力側から出力側を見て時計廻りに進む方向を前方向とし、半時計廻りに進む方向を後方向として、図２ｄ１に示すように、検出側スリット６１の後側半分が第１入力側スリット６２の前側半分と重なり、検出側スリット６１の前側半分が第２入力側スリット６３の後側半分と重なるように、検出側スリット６１と第１入力側スリット６２と第２入力側スリット６３の配置の位相は各々設定されている。
【００１８】
ここで、図２ｄ２は、トーションバー１０に捻れが生じていない状態において、駆動コイル３１側から、第１入力側スリット６２と第２入力側スリット６３を介して出力側筒２２方向を見たようすを表しており、図示するように、この状態において、検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量（面積）と、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量は等しい。
【００１９】
一方、トーションバー１０の捻れが発生すると、検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量と、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量は、大小方向について逆方向に変化する。すなわち、たとえば、トーションバー１０に、図２ｃに矢印で示すような捻れが生じると、図２ｅ１に示すように検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量は増加し、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量は減少し、この状態において駆動コイル３１側から、第１入力側スリット６２と第２入力側スリット６３を介して出力側筒２２方向を見たようすは図２ｅ２のようになる。
【００２０】
そして、このような、検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量と、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量との、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。
【００２１】
ここで、検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量との、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。
すなわち、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、スリットの重なりによる開口を通過した磁束成分を第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。
【００２２】
そして、図２ｅ１に示すように検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量が増加すると、第１検出コイル４１で検出される第１磁束成分の強度は増加し、第２磁束成分と第３磁束成分の強度は減少し、第４磁束成分の強度は増加する。一方、図２ｅ１に示すように、検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量が減少すると、第２検出コイル４２で検出される第１磁束成分の強度は減少し、第２磁束成分と第３磁束成分の強度は増加し、第４磁束成分の強度は減少する。すなわち、トーションバー１０の捻れ量に応じて、第１検出コイル４１、第２検出コイル４２で検出される各磁束成分の強度は逆方向に変化する。
【００２３】
一方、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検出側スリット６１と第１入力側スリット６２との重なりの量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検出側スリット６１と第２入力側スリット６３との重なりの量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。
【００２４】
ここで、図６は、1.8ｍｍ幅のスリットを設けた2mm厚のアルミニウム板を２枚重ね、スリットの重なり量を変化させながら、10kHzの駆動信号で一方側に設けた駆動コイルを駆動して磁束を印加したときに、他方側に設けた検出コイルで検出された検出信号の駆動信号に対する位相を測定した結果６０１を表したものである。図より、スリットの重なり量の変化に応じた位相変化が検出信号に表れることが分かる。なお、図中６０２は、以上の原理に基づいた計算値を表している。
【００２５】
ところで、本第１実施形態は、入力側筒２１を厚みや素材等を適当に設定することにより、第１入力側スリット６２と第２入力側スリット６３以外の箇所で磁束を透過させないように構成して第３磁束成分と第４磁束成分が発生しないようにしたり、出力側筒２２を厚みや素材等を適当に設定することにより、検出側スリット６１以外の箇所で磁束を透過させないように構成して第２磁束成分と第４磁束成分が発生しないようにしたり、入力側筒２１と出力側筒２２の厚みや素材等を適当に設定して、第２、第３磁束成分は発生しつつ、両者の双方を透過する際に磁束が充分に減衰して第４磁束成分が実質的に発生しないようにしてもよい。このようにしても、残る磁束成分で、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。
【００２６】
さて、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。
ここで、このような測定を行うのが測定回路５０である。
【００２７】
すなわち、図３ａに示すように、測定回路５０は、発振回路５１と、位相差検出回路５２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駆動コイル３１に印加して一次磁束を発生し、位相差検出回路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と、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との位相差を検出する。そして、この位相差検出回路５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。
【００２８】
以上、本発明の第１の実施形態について説明した。
以下、本発明の第２の実施形態について説明する。
図４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４ａはトルクセンサの正面を、図４ｂはトルクセンサの左側面を、図４ｃはトルクセンサの右側面を、図４ｄ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（図における右方）端と出力側端（図における左方）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円盤７１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円盤７２と、駆動コイル８１と、第１検出コイル９１と、第２検出コイル９２と、測定回路５０とを有している。
【００２９】
ここで、入力側円盤７１は導電体を用いて形成されており、円環状の円盤の内周端部分を入力側に延長してトーションバー１０の入力側に連結固定した形態を有している。また、出力側円盤７２は導電体を用いて形成されており、円環状の円盤の内周端部分を出力側に延長してトーションバー１０の出力側に連結固定した形態を有している。そして、入力側円盤７１と出力側円盤７２はトーションバー１０の回転軸と同軸状に、軸方向に近接して相対するように配置されている。
【００３０】
次に、第１検出コイル９１と第２検出コイル９２は、出力側円盤７２の出力側に、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、径方向に並べて設けられている。また、駆動コイル８１は、入力側円盤７１の入力側に、第１検出コイル９１と第２検出コイル９２と、出力側円盤７２と入力側円盤７１とを介して相対するように、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配置されている。
【００３１】
なお、駆動コイル８１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、入力側円盤７１と共に回転するように入力側円盤７１に対して固定して設けるようにもよい。また、第１検出コイル９１と第２検出コイル９２も、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、出力側円盤７２と共に回転するように出力側円盤７２に対して固定して設けるようにもよい。
【００３２】
さて、出力側円盤７２と入力側筒円盤７１の、駆動コイル８１が、第１検出コイル９１と第２検出コイル９２と対面する箇所には、各々複数のスリットが設けられている。
すなわち、図５ａに示すように、出力側円盤７２には、複数の周方向に並んだスリットである検出側スリット７２１が設けられている。
また、図５ｂに示すように入力側筒円盤７１の、駆動コイル８１が第１検出コイル９１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入力側スリット７１１が、駆動コイル８１が第２検出コイル９２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入力側スリット７１２が設けられている。
【００３３】
そして、図５ｃに示すように、トルクセンサにおいて、検出側スリット７２１と第１入力側スリット７１１、検出側スリット７２１と第２入力側スリット７１２は軸方向から見て一部重なり合うように配置されている。また、トーションバー１０に捻れが生じていない状態において、入力側から出力側を見て時計廻りに進む方向を前方向とし、反時計廻りに進む方向を後方向として、図５ｄ１に示すように、検出側スリット７２１の後側半分が第１入力側スリット７１１の前側半分と重なり、検出側スリット７２１の前側半分が第２入力側スリット７１２の後側半分と重なるように、検出側スリット７２１と第１入力側スリット７１１と第２入力側スリット７１２の大きさや配置の位相は各々設定されている。
【００３４】
ここで、図５ｄ２は、トーションバー１０に捻れが生じていない状態において、駆動コイル８１側から、第１入力側スリット７１１と第２入力側スリット７１２を介して出力側円盤７２方向を見たようすを表しており、図示するように、この状態において、第１入力側スリット７１１と検出側スリット７２１との重なりの量（面積）と、第２入力側スリット７１２と検出側スリット７２１との重なりの面積は等しい。
一方、トーションバー１０の捻れが発生すると、検出側スリット７２１と第１入力側スリット７１１との重なりの量と、検出側スリット７２１と第２入力側スリット７１２との重なりの量は、大小方向について逆方向に変化する。すなわち、たとえば、トーションバー１０に、図５ｃに矢印で示すような捻れが生じると、図５ｅ１に示すように検出側スリット７２１と第１入力側スリット７１１との重なりの量は減少し、検出側スリット７２１と第２入力側スリット７１２との重なりの量は増加し、この状態において駆動コイル８１側から、第１入力側スリット７１１と第２入力側スリット７１２を介して出力側円盤７２方向を見たようすは図５ｅ２のようになる。
【００３５】
よって、本第２実施形態によっても、前記第１実施形態と同様に、検出側スリット７２１と第１入力側スリット７１１との重なりの量と、検出側スリット７２１と第２入力側スリット７１２との重なりの量との、相互に逆方向の変化に伴って、第１検出コイル９１、第２検出コイル９２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９１、第２検出コイル９２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。
【００３６】
そして、第１検出コイル９１、第２検出コイル９２で検出される検出信号の位相差を、測定回路５０によって測定すれば、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ことになる。
なお、本第２実施形態も、入力側円盤７１の素材や厚み等を適当に設定し、第１入力側スリット７１１と第２入力側スリット７１２以外の箇所で磁束を透過させないように構成して上述した第３磁束成分と第４磁束成分が発生しないようにしたり、出力側円盤７２の素材や厚み等を適当に設定し、検出側スリット７２１以外の箇所で磁束を透過させないように構成して第２磁束成分と第４磁束成分が発生しないようにしたり、入力側円盤７１と出力側円盤７２の素材や厚み等を適当に設定して、第２、第３磁束成分は発生しつつ、両者の双方を透過する際に磁束が充分に減衰して第４磁束成分が実質的に発生しないようにしてもよい。このようにしても、残る磁束成分で、第１検出コイル９１、第２検出コイル９２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。
【００３７】
以上、本発明の第２の実施形態について説明した。
ところで、以上の実施形態は、第２検出コイル４２/９２や、第２入力側スリット６３/７２３を排して測定回路で、図３ｂに示すように、発振回路５１と第１検出コイル５１/９１に誘起起電力によって生じた電圧信号との位相差を位相差検出回路５２で検出するようにしてもよい。上述のように、第１検出コイル４１/９１で検出する検出信号はトーションバー１０の捻れ量に応じて位相が変化するので、このようにしても、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を測定することができる。
【００３８】
また、前記第１実施形態は、駆動コイル３１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、検出側スリット６１を入力側筒２１に、第１入力側スリット６２と第２入力側スリット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をトーションバーの出力側に、出力側筒２２をトーションバーの入力側に固定するようにしてもよい。また、前記第２実施形態において、駆動コイル８１を出力側円盤７２の出力側に設け、第１検出コイル９１と第２検出コイル９２を入力側円盤７１の入力側に配置するようにしてもよい。また、検出側スリット７２１を入力側円盤７１に、第１入力側スリット７１１と第２入力側スリット７１２を出力側円盤７２に設けるように構成してもよい。また、入力側円盤７１をトーションバーの出力側に、出力側円盤７２をトーションバーの入力側に固定するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の第１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】本発明の第１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】本発明の第１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４】本発明の第２実施形態に係るトルクセンサの構成を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るトルクセンサ構成を示す図である。
【図６】スリット重なり量に対する検出信号の位相変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…トーションバー、２１…入力側筒、２２…出力側筒、３１…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…位相差検出回路、６１…検出側スリット、６２…第１入力側スリット、６３…第２入力側スリット、７１…入力側円盤、７２…出力側円盤、８１…駆動コイル、９１…第１検出コイル、９２…第２検出コイル、７２１…検出側スリット、７２２…第１入力側スリット、７２３…第２入力側スリット。
【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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