(57)【要約】【課題】高精度で分解能に優れ、デジタル出力が可能なトルクセンサを提供する。【解決手段】トルクセンサ１は、入力軸に加わるトルクを、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーに生じる捻れ角によって検出する。この入力軸には第１磁性体７が、出力軸には第２磁性体８が固定されている。そして、第１及び第２磁性体７，８のそれぞれに対応して、磁界の強さに応じた電気的出力を得るＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１が、該ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１に対応して磁石１３，２３がそれぞれ配設されている。更に、この磁石１３，２３からの磁束を導くことによりＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１に対して所定の磁界を形成する導磁棒１２，２２が配設されている。このトルクセンサ１は、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１が検出した磁界の強さから入力軸に加わるトルクを求めるように構成されている。【選択図】  図４
2004150812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸に加わるトルクを入力軸と出力軸とを連結するトーションバーに生じる捻れ角によって検出するトルクセンサにおいて、
前記入力軸と出力軸とにそれぞれ固定された第１及び第２磁性体と、
前記第１及び第２磁性体のそれぞれに対応して配設され、磁界の強さに応じた電気的出力を得るＧＭＲセンサと、
前記ＧＭＲセンサのそれぞれに対応して配設された磁石と、
前記磁石からの磁束を導くことにより、前記ＧＭＲセンサに対して所定の磁界を形成する導磁体と
を備えており、
前記ＧＭＲセンサが検出した磁界の強さから前記トルクを求めるように構成されているトルクセンサ。
【請求項２】
前記導磁体は前記磁石の両極部に固定された一対の導磁棒である請求項１に記載のトルクセンサ。
【請求項３】
前記第１及び第２磁性体は前記入力軸及び出力軸の外周面側に、前記トーションバーの回転方向に強磁性層と非磁性層とが積層して構成されている請求項１又は請求項２に記載のトルクセンサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサ、特に、自動車の電動パワーステアリング装置等に使用されるトルクセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トルクセンサとして、トーションバーを介して互いに連結された入力軸と出力軸のそれぞれに同軸となるように取り付けられた第１及び第２磁性体と、該第１及び第２磁性体のそれぞれに対応して配設された磁気センサとを備えたものがある（例えば、特許文献１参照。）。前記磁気センサは、磁気抵抗素子及び同磁気抵抗素子に対してバイアス磁界を付与するバイアス磁石にて構成されている。この構成において、複数の磁気センサにより第１及び第２磁性体の相対変位量が検出され、この相対変位量に基づいて入力軸に加わる操舵トルクが検出される。磁気センサを用いるため、環境変化に強く、且つ、非接触で信頼性の高いトルクの検出が可能となる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−９１３７６号公報（「００４３」―「００４４」、第１０図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、トルクセンサにおいて、出力信号をデジタル化して、ノイズに強くすることが望まれている。
【０００５】
しかし、上記特許文献１においては、磁気センサを構成する磁気抵抗素子に付設されたバイアス磁石は、単に、磁気抵抗素子に近接して配置されているだけであるため、検出信号としてアナログ出力が得られるものの、分解能が低く、このセンサを採用しても好適なデジタル出力が得られない問題がある。
【０００６】
そのため、好適なデジタル出力を得ることが可能なトルクセンサが望まれている。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであって、高精度で分解能に優れ、デジタル出力が可能なトルクセンサを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、トルクセンサに係る請求項１に記載の発明は、入力軸に加わるトルクを入力軸と出力軸とを連結するトーションバーに生じる捻れ角によって検出するトルクセンサにおいて、前記入力軸と出力軸とにそれぞれ固定された第１及び第２磁性体と、前記第１及び第２磁性体のそれぞれに対応して配設され、磁界の強さに応じた電気的出力を得るＧＭＲセンサと、前記ＧＭＲセンサのそれぞれに対応して配設された磁石と、前記磁石からの磁束を導くことにより、前記ＧＭＲセンサに対して所定の磁界を形成する導磁体とを備えており、前記ＧＭＲセンサが検出した磁界の強さから前記トルクを求めるように構成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記導磁体は前記磁石の両極部に固定された一対の導磁棒であることを特徴としている。
更には、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記第１及び第２磁性体は前記入力軸及び出力軸の外周面側に、前記トーションバーの回転方向に強磁性層と非磁性層とが積層して構成されていることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態を図１乃至図８を参照して説明する。
【００１０】
図１及び図２に示すように、トルクセンサ１は、入力軸２と、この入力軸２にトーションバー４を介して連結された出力軸３とを備えている。このトルクセンサ１は、例えば自動車のパワーステアリング装置等に使用され、入力軸２は車両の操舵機構としてステアリングホイール等に連結され、出力軸３は操舵輪等に連結される。
【００１１】
入力軸２には出力軸３側に延びる筒状体５を介して第１磁性体７が固定され、出力軸３には入力軸２側に延びる筒状体６を介して第２磁性体８が固定されている。即ち、第１磁性体７は、入力軸２と一体回転可能とされ、第２磁性体８は出力軸３と一体回転可能とされている。
【００１２】
筒状体５は基端部が入力軸２に固定されており、内部にトーションバー４の一部が収容されている。又、第１磁性体７は、筒状体５の先端部の外周面に対して外向きフランジ状に一体に形成されている。同様に、筒状体６は基端部が出力軸３に固定されており、内部にトーションバー４の一部が収容されている。又、第２磁性体８は、筒状体６の先端部の外周面に対して外向きフランジ状に一体に形成されている。なお、第１磁性体７及び第２磁性体は、同じ大きさで同一形状とされている。
【００１３】
上記の第１及び第２磁性体７，８は、トーションバー４の回転方向に強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとが積層して構成されている。そして、第１及び第２磁性体７，８における外周面７ｃ，８ｃには、円周方向に所定角度毎、具体的には０．１°毎に連続して強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとが配列されている。なお、強磁性層７ａ，８ａは鉄やニッケル等が含有された金属やフェライト等で形成されている。また、非磁性層７ｂ，８ｂはゴム組成物等の絶縁体で形成されている。
【００１４】
図３に示すように、第１及び第２磁性体７，８は、中心角４．８°毎に区切られている。そして、４．８°毎に、後述するように強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとが同一のパターンで繰り返し配列される。これは、第１及び第２磁性体７，８の捻れる範囲（トーションバー４の捻れる範囲）において、相対角を検出できればよいので、捻れ想定角が最大で±２．４°であり、これにより４．８°で同一のパターンを繰り返している。なお、図３においては、分かり易く説明するために、図面上は４．８°以上の角度の範囲を４．８°として示している。
【００１５】
なお、本実施形態のトルクセンサ１は、回転軸としてのトーションバー４の両端に生じる捩じれの最大値を±２．４°としている。つまり、−２．４°から＋２．４°の範囲において４．８°分の捩じれが生じるものとしている。また、最小検出角度（分解能）を０．１°としている。このように本トルクセンサ１の仕様は、捩じれ想定角を最大±２．４°、想定分解能を０．１°としており、捩じれ角の範囲０〜４．８°において０．１°の分解能を有するために４８（＝４．８°／０．１°）種類の角度を識別できればよい。
【００１６】
そして、図３に示すように、第１磁性体７の外周面７ｃに対向して、６個のＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６が、外周面７ｃの強磁性層７ａと非磁性層７ｂとの配列に対応するように、図示しない支持部材を介して支持されて所定の間隔で配設され固定されている。同様に、第２磁性体８の外周面８ｃに対向して、６個のＧＭＲセンサＳ２１〜Ｓ２６が、外周面８ｃの強磁性層８ａと非磁性層８ｂとの配列に対応するように、図示しない支持部材を介して支持されて所定の間隔で配設され固定されている。
【００１７】
このＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６（Ｓ２１〜Ｓ２６）は、４．８°の角度内で所定の間隔で配設されている。また、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６は、それぞれＧＭＲ素子と、ＧＭＲ素子の出力を処理する集積回路とを含んで構成されており、磁界強度の変化を電気的出力により検出することができる。各ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６は、外周面７ｃ，８ｃの表面の強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとの配列を読み取るために使用される。なお、ＧＭＲは、Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅの略である。
【００１８】
図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）と導磁体としての一対の導磁棒１２（２２）と磁石１３（２３）とからＧＭＲセンサユニット１０（２０）が構成されている。ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）及び磁石１３（２３）は、図示しない共通の前記支持部材にそれぞれ固定されている。この磁石１３（２３）は、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）に対してトーションバー４の軸に沿った方向、即ち、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）の感磁軸方向に磁束線Ｆ１を形成するように配設されている。なお、感磁軸とはＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）が磁気を感じる軸のことである。
【００１９】
そして、一対の導磁棒１２（２２）は、磁石１３（２３）の両極部に対してそれぞれ固定されている。一対の導磁棒１２（２２）は所定のギャップを介して離間されるとともに、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）に対しては、微少な間隙を介して離間されている。なお、導磁棒１２，２２は、鉄、ニッケル等により形成されている。
【００２０】
上記の構成により、図４（ａ）に示すように、ＧＭＲセンサユニット１０（２０）において、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）の感磁軸に沿った方向に磁束線Ｆ１が形成される。それと共に、導磁棒１２（２２）により、磁石１３（２３）からの磁束線Ｆ２が導磁棒１２（２２）内を通過してＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）に導かれる。そのため、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）に対して所定の磁界強度が付与される。
【００２１】
上記のＧＭＲセンサユニット１０（２０）においては、図５に示すように、対向する外周面７ｃ（８ｃ）の位置によって、ＧＭＲセンサＳ１１（Ｓ２１）の電気的出力が変化する。本実施形態においては、この電気的出力に対して、予めしきい値を設定している。このしきい値は、しきい値を境に、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１の第１及び第２磁性体７，８と対向する部分、即ち、強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとが変化するように設定されている。
【００２２】
即ち、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１の電気的出力がしきい値よりも高ければ、この電気的出力はＨレベルと認識され、ＧＭＲセンサの集積回路によりデジタル変換されて「１」が出力される。そして、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１の電気的出力がしきい値よりも低ければ、この電気的出力はＬレベルと認識され、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１の集積回路によりデジタル変換されて「０」が出力される。
【００２３】
なお、上述した各ＧＭＲセンサＳ１２〜Ｓ１６，Ｓ２２〜Ｓ２６は、それぞれＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１と同様に、該ＧＭＲセンサＳ１２〜Ｓ１６，Ｓ２２〜Ｓ２６に対応して磁石と導磁体としての導磁棒とが配設され、ＧＭＲセンサユニット１０（２０）と同一の構造のＧＭＲセンサユニットを形成する。
【００２４】
ここで、上述の第１及び第２磁性体７，８の強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとの配列について詳しく説明する。図６は、強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとの配列の展開図（平面図）である。第１及び第２磁性体７，８において形成される強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとの配列は、図３に示す第１及び第２磁性体７，８の中心角が４．８°の区間において０．１°毎に円周方向に配列される。この図６に示す配列が、第１及び第２磁性体７，８の外周面７ｃ，８ｃに合計７５（＝３６０°／４．８°）回繰り返される。そして、図３に示すように、中心角が４．８°において、第１磁性体７（８）の外周面７ｃ（８ｃ）に対向してＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６（Ｓ２１〜Ｓ２６）が配置されている。
【００２５】
図６において、４８個の区間には、区間番号としてＮｏ．０〜Ｎｏ．４７が付与されている。図６では、各区間において強磁性層７ａ（８ａ）の箇所はハッチングを付すことで表現している。
【００２６】
トルクが加わらない状態（初期状態）において、区間番号０（Ｎｏ．０）の位置を第１及び第２磁性体７，８の回転の原点位置（検出角０°）とすると、このとき、各ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６は以下に説明するように、外周面７ｃ，８ｃ上の特定の位置と対向している。
【００２７】
即ち、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１の設置位置は区間番号０（Ｎｏ．０）、ＧＭＲセンサＳ１２，Ｓ２２の設置位置は区間番号８（Ｎｏ．８）、ＧＭＲセンサＳ１３，Ｓ２３は区間番号１６（Ｎｏ．１６）と対向する位置である。更に、ＧＭＲセンサＳ１４，Ｓ２４は区間番号２４（Ｎｏ．２４）、ＧＭＲセンサＳ１５，Ｓ２５は区間番号３２（Ｎｏ．３２）、ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６は区間番号４０（Ｎｏ．４０）と対向する位置である。
【００２８】
図７は、第１及び第２磁性体７，８を図６に示す移動方向に回転させた場合におけるＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の出力信号の変化を示した図である。
【００２９】
まず、トルクが加わらない状態（初期状態）においては、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の位置（基準位置）は、前記のとおりであり、その状態での各ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の出力は、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１２，Ｓ２２はＬレベル（＝０）、
ＧＭＲセンサＳ１３，Ｓ２３はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１４，Ｓ２４はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１５，Ｓ２５はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６はＬレベル（＝０）
となる。これを、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１を下位桁、ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６を上位桁とした２進数で表すと、「０１１１０１」となる。これを１０進数に直すと、「２９」となる。
【００３０】
この状態から、第１及び第２磁性体７，８が図６に示す移動方向に０．１°回動すると、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６に対向する位置は、外周面７ｃ，８ｃでの位置が図６で示す移動方向に１区間動くことになる。即ち、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１はＮｏ．１、ＧＭＲセンサＳ１２，Ｓ２２はＮｏ．９、ＧＭＲセンサＳ１３，Ｓ２３はＮｏ．１７、ＧＭＲセンサＳ１４，Ｓ２４はＮｏ．２５、ＧＭＲセンサＳ１５，Ｓ２５はＮｏ．３３、ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６はＮｏ．４１をそれぞれ読むこととなる。
【００３１】
その結果、各ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の出力は、
ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１２，Ｓ２２はＬレベル（＝０）、
ＧＭＲセンサＳ１３，Ｓ２３はＬレベル（＝０）、
ＧＭＲセンサＳ１４，Ｓ２４はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１５，Ｓ２５はＨレベル（＝１）、
ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６はＬレベル（＝０）
となる。これを上記方法と同様にＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１を下位桁、ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６を上位桁として２進数で表すと「０１１００１」となり、これを１０進数に直すと、「２５」となる。
【００３２】
この読み取り動作を繰り返し、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１の読み取り位置がＮｏ．０〜Ｎｏ．４７になるまで第１及び第２磁性体７，８を回動させると、４８種類のデータを得ることができる。
【００３３】
なお、第１及び第２磁性体７，８を移動方向に回動させていくと、ＧＭＲセンサＳ１６，Ｓ２６から順番に読み取り位置が４．８°毎の配列から外れていってしまう。しかし、４．８°毎の配列の隣には、同じ配列が連続して存在しており（円周上に図６に示す配列が繰り返されており）、第１及び第２磁性体７，８の外周面７ｃ，８ｃの全周にわたり連続的に形成されている。そのため、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６が読み取る強磁性層７ａ，８ａ又は非磁性層７ｂ，８ｂが存在しないということはない。
【００３４】
このようにして、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６は、第１及び第２磁性体７，８の外周面７ｃ，８ｃを読み取って第１及び第２磁性体７，８の回転位置に応じた配列の電気信号（６ビットの信号）を出力する。
【００３５】
図８に示すとおり、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の出力により得られるデータ（４８種類のデータ）は、検出角θと対応している。この対応関係は図８の変換回路１０１，１０２において変換されることになり、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の出力信号（デジタル信号）から第１及び第２磁性体７，８の回転角θ１，θ２（検出角θ）を０°〜４．７°まで、０．１°刻みで検出することが可能となる。
【００３６】
このようにして、第１及び第２磁性体７，８に対応するＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６からのデジタル信号の組み合わせにより、図７に示したように、第１及び第２磁性体７，８における０〜４．７°までの範囲で０．１°毎の回転角θ１，θ２が分かる。即ち、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６からのそれぞれのデジタル信号により、変換回路１０１，１０２において回転角θ１，θ２が得られる。
【００３７】
図８に示すトルクセンサの演算部１００において、変換回路１０１，１０２には差分演算回路１０３が接続されている。この演算部１００において、第１磁性体７に対向して設けた各ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６からのデジタル信号は変換回路１０１に取り込まれ、そのデータの組み合わせから検出角θ１が算出される。
【００３８】
また、第２磁性体８に対向して設けた各ＧＭＲセンサＳ２１〜Ｓ２６からのデジタル信号は変換回路１０２に取り込まれ、そのデータの組み合わせから検出角θ２が算出される。
【００３９】
そして、差分演算回路１０３においては検出角θ１と検出角θ２の角度差Δθ（＝θ１−θ２）が算出され、その演算結果が第１及び第２磁性体７，８の捩じれ角に応じた操舵トルク検出信号としてコントローラ１０４に送られる。コントローラ１０４はこの操舵トルクに基づいて図示しないアシストモータ１０５を駆動制御することになる。
【００４０】
ここで、差分演算回路１０３は、変換回路１０１，１０２から得られた検出角θ１，θ２の差、すなわち、θ１−θ２＝Δθを計算する。この際、検出角θ１，θ２は強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとの区間番号Ｎｏ．１〜４７に対応するものなので、それぞれ、０≦θ１＜４．８°、０≦θ２＜４．８°となる。それゆえ、θ１−θ２（＝Δθ）は、−４．８＜θ＜４．８となる。本実施形態においては、捩じれ想定角を最大±２．４°としているので、計測域は−２．４°以上２．４°未満である。このことから、差分演算回路１０３は、次に示すように角度差Ｘを算出する。
−４．８＜Δθ＜−２．４のとき、Ｘ＝Δθ＋４．８とする。
−２．４≦Δθ＜＋２．４のとき、Ｘ＝Δθとする。
＋２．４≦Δθ＜＋４．８のとき、Ｘ＝Δθ−４．８とする。
【００４１】
このように計算することで、−２．４≦Ｘ＜２．４となる。この第１磁性体７と第２磁性体８の角度差Ｘは、トーションバー４に加わったトルク出力（操舵トルク）に対し一義的に決まる相関関係（ここでは比例関係）を有しており、差分演算回路１０３はこの角度差Ｘに応じた操舵トルク検出信号を出力する。
【００４２】
即ち、入力軸２にトルクが加えられないときは、トーションバー４にもトルクが加えられず、第１磁性体７と第２磁性体８の角度差が生じることがないので、θ１−θ２＝０となる。
【００４３】
また、入力軸２にトルクが加えられたときは、トーションバー４にもトルクが加えられ、θ１−θ２（＝Δθ）は、−４．８＜Δθ＜４．８の値をとり、差分演算回路１０３において角度差Δθが−２．４≦Ｘ＜２．４の範囲になるように処理され、このＸの値からトーションバー４に加えられたトルクが算出される。
【００４４】
なお、本実施形態においては、回転軸の捩じれ想定角を最大±２．４°、想定分解能を０．１°とした。そして、強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとの配列として、外周面７ｃ，８ｃ上を中心角が４．８°毎に同じパターンを繰り返すものとし、外周面７ｃ，８ｃ表面上において０．１°毎に４８等分に区切られるものとした。ここで、ＧＭＲセンサの数は、例えば５個にすると、２５種類すなわち、３２種類までしか識別できないが、６個とすることで、２６種類すなわち、６４種類までの識別することが可能となる。換言すれば、本実施形態では、４８種類を識別できればよいので、ＧＭＲセンサの数は６個となっている。
【００４５】
上記の構成において、トルクセンサ１の入力軸２にトルクが加わると、トーションバー４を介して出力軸３にそのトルクが伝達され、トーションバー４に捩れが生じることになる。このとき、入力軸２及び出力軸３が回動すると共に、第１及び第２磁性体７，８も一体的に回動する。
【００４６】
すると、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６が外周面７ｃ，８ｃに対向する位置が変化する。そして、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６が強磁性層７ａ，８ａと対向するときは、図５に示すように、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の電気的出力がしきい値よりも大きくなり、電気的出力はＨレベルと判断され、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６から「１」が出力される。また、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６が非磁性層７ｂ，８ｂと対向するときは、図５に示すように、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の電気的出力がしきい値よりも小さくなり、電気的出力はＬレベルと判断され、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６から「０」が出力される。
【００４７】
このとき、それぞれのＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６には、磁石からの磁束が導磁体である導磁棒に導かれて集中するため、所定の強度の磁界が形成されている。そのため、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６による電気的出力をデジタル化することが可能とされている。
【００４８】
このように、第１磁性体７の回転に伴い、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６からの出力は、対向する外周面７ｃ，８ｃの位置により変化する。そして、上述したように、このＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６の出力により、外周面７ｃ，８ｃ、即ち入力軸２及び出力軸３の回転角θ１，θ２が検出される。
【００４９】
そして、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１により検出された入力軸２及び出力軸３の回転角θ１，θ２からトーションバー４の捻れ角が検出され、入力軸２に加わるトルクが検出される。
【００５０】
従って、上記第１実施形態のトルクセンサ１によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  第１実施形態では、トルクセンサ１の第１及び第２磁性体７，８に対応してＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６が配設されている。そして、それぞれのＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６に対応する磁石が、更に、磁石からの磁束線をＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６に導く導磁棒が設けられている。これにより、高精度で分解能に優れ、デジタル出力が可能なトルクセンサとすることができる。
【００５１】
（２）  また、第１実施形態では、導磁体は磁石１３，２３の両極部に固定された一対の導磁棒１２，２２である。これにより、トルクセンサを簡易な構成とすることができる。
【００５２】
（３）  更には、第１実施形態では、第１及び第２磁性体７，８は入力軸２及び出力軸３の外周面側に、トーションバー４の回転方向に強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとが積層して構成されている。これにより、強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとを積層するのみという容易な方法で第１及び第２磁性体７，８を形成することができる。
【００５３】
（４）  また、ＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１は第１及び第２磁性体７，８が回転する外周面７ｃ，８ｃに対向して設けられている。これにより、トルクセンサ１を簡易な構成とすることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
次に、本発明のトルクセンサ５１の第２実施形態を図９及び図１０を参照して説明する。
【００５５】
図９及び図１０は、トルクセンサ５１の断面図である。なお、第２実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同じ構成である部分については、同一符号を付しその説明を省略し、異なるところを説明する。
【００５６】
図９に示すように、トルクセンサ５１の、第１磁性体７（８）の回転する回転面７ｄ（８ｄ）に対向して、ＧＭＲセンサＳ６１（Ｓ７１）が設けられている。なお、この回転面とは、第１及び第２磁性体７，８において、トーションバー４の軸方向と直交する方向の面である。本実施形態では、ＧＭＲセンサＳ６１は第１磁性体７の入力軸２側の回転面７ｄに、ＧＭＲセンサＳ７１は第２磁性体８の出力軸３側の回転面８ｄに対向して設けた。
【００５７】
そして、図１０に示すように、第１磁性体７（８）の中心角４．８°の範囲内に、所定の間隔でＧＭＲセンサＳ６１〜Ｓ６６（Ｓ７１〜Ｓ７６）が配設されている。そして、図示を省略するが、第１実施形態例と同様に、それぞれのＧＭＲセンサＳ６１〜Ｓ６６（Ｓ７１〜Ｓ７６）とＧＭＲセンサＳ６１〜Ｓ６６（Ｓ７１〜Ｓ７６）に対応して設けられる磁石と磁石の両極部に設けられる一対の導磁棒とからＧＭＲセンサユニットが構成される。また、ＧＭＲセンサＳ６１〜Ｓ６６（Ｓ７１〜Ｓ７６）及び磁石は、図示しない共通支持部材にそれぞれ固定されている。
【００５８】
従って、上記第２実施形態のトルクセンサによれば、第１実施形態の（１）乃至（３）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
（１）  第２実施形態では、ＧＭＲセンサＳ６１〜Ｓ６６，Ｓ７１〜Ｓ７６は第１及び第２磁性体７，８が回転する回転面７ｄ，８ｄに対向して設けられている。これにより、トルクセンサ５１を簡易な構成とすることができる。
【００５９】
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更してもよい。
・  上記第１実施形態では、ＧＭＲセンサＳ１１〜Ｓ１６，Ｓ２１〜Ｓ２６は、トーションバー４の最大４．８°の捩れが検出可能であり、分解能は０．１°とされているが、これに何ら限定されるものではない。即ち、使用する目的や状況に応じて、最大検出角度や分解能を変更させ、第１及び第２磁性体やＧＭＲセンサを設置すればよい。
【００６０】
・  上記各実施形態では、第１及び第２磁性体７，８はトーションバー４の回転方向に強磁性層７ａ，８ａと非磁性層７ｂ，８ｂとが積層して配置して構成されているが、これに限定されない。即ち、第１及び第２磁性体の回転により、それぞれの磁性体の回転する外周縁付近に磁界の変化が生ずればよく、例えば磁性体の外周縁端部に切欠が形成されたものであってもよい。又は、磁性歯車であってもよい。
【００６１】
・  上記各実施形態では、導磁体は磁石１３，２３の両極部に固定された一対の導磁棒１２，２２としたが、導磁体はこれに限定されない。即ち、導磁体は磁石１３，２３の磁束をＧＭＲセンサＳ１１，Ｓ２１に導くものであればよい。
【００６２】
・  上記第２実施形態では、ＧＭＲセンサＳ６１は第１磁性体７の入力軸２側の回転面７ｄに、ＧＭＲセンサＳ７１は第２磁性体８の出力軸３側の回転面８ｄに対向して設けているが、この面に限定されない。即ち、ＧＭＲセンサＳ６１が第１磁性体７の出力軸３側の回転面に、ＧＭＲセンサＳ７１が第２磁性体８の入力軸２側の回転面に設けてもよい。
【００６３】
次に、実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに追記する。
（イ）  前記ＧＭＲセンサは前記第１及び第２磁性体が回転する外周面に対向して設けられている請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のトルクセンサ。このような構成によれば、トルクセンサを簡易な構成とすることができる。
【００６４】
（ロ）  前記ＧＭＲセンサは前記第１及び第２磁性体が回転する回転面に対向して設けられている請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のトルクセンサ。このような構成によれば、トルクセンサを簡易な構成とすることができる。
【００６５】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１乃至請求項３の発明によれば、高精度で分解能に優れる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】
【図１】第１実施形態のトルクセンサを示す斜視図。
【図２】同じくトルクセンサの断面図。
【図３】図２のＡ―Ａ線断面図。
【図４】ＧＭＲセンサユニットを説明する、（ａ）は図２と同じ方向から見た側面図、（ｂ）は図３と同じ方向から見た側面図。
【図５】ＧＭＲセンサの動作を示す特性図。
【図６】第１及び第２磁性体の外周面の展開図（平面図）。
【図７】ＧＭＲセンサの出力を説明するための図。
【図８】トルクセンサの電気的構成を説明するためのブロック図。
【図９】第２実施形態のトルクセンサを示す断面図。
【図１０】図９のＢ―Ｂ線断面図。
【符号の説明】
１…トルクセンサ、７…第１磁性体、８…第２磁性体、１２…導磁棒（導磁体）、１３…磁石、２２…導磁棒（導磁体）、２３…磁石、Ｓ１１…ＧＭＲセンサ、Ｓ２１…ＧＭＲセンサ
【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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