(57)【要約】【課題】より簡単な構成で検出精度を向上させることができるトルクセンサを提供する。【解決手段】一対のコイル３４及び３５と抵抗３６及び３７によりブリッジ回路３８を構成してなるトルクセンサの検出回路２０を、コイル３４及び３５に発振回路２１により矩形波信号を印加することで得られる電圧信号を差動増幅器４１により差動増幅し、その差動増幅信号の正側，負側ピークを正側，負側ピークホールド回路４２，４３によりホールドし、これらより得られる出力結果を加算回路５４により加算するように構成する。【選択図】　図１
2004077179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク伝達軸の外周面に形成され、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第１及び第２磁歪材と、これら第１及び第２磁歪材の透磁率変化を検出するための第１及び第２コイルと、これら第１及び第２コイルを介して検出される前記透磁率変化に基づいてトルクを検出する検出回路とを備えてなるトルクセンサにおいて、
前記検出回路は、前記第１及び第２コイルに矩形波信号を印加することでトルクを検出するように構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
【請求項２】
検出回路は、矩形波信号のオンデューティが５０％未満となるように設定することを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
【請求項３】
第１及び第２コイルは、リアクタンスが異なるように設定されていることを特徴とする請求項１または２記載のトルクセンサ。
【請求項４】
検出回路は、
第１及び第２コイルに矩形波信号を印加することで得られる電圧信号を差動増幅する差動増幅器と、
この差動増幅器の出力側に配置されるピークホールド回路とを備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のトルクセンサ。
【請求項５】
ピークホールド回路は、
差動増幅器が出力する信号の正側ピークをホールドする正側ピークホールド回路と、
前記信号の負側ピークをホールドする負側ピークホールド回路との２つを備えることを特徴とする請求項４記載のトルクセンサ。
【請求項６】
検出回路は、第１及び第２コイルに矩形波信号を印加することで得られる電圧信号を夫々ピークホールドするための第１及び第２ピークホールド回路を備えて構成されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか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、トルク伝達軸の外周面に形成され、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第１及び第２磁歪材を備え、その透磁率変化に基づいてトルクを検出するトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図６及び図７は、特許第２６７３６３６号公報に開示されているトルクセンサ及びその処理回路を示すものである。このトルクセンサは、所謂オートマチック車に配置される自動変速機構の変速タイミングを適正化するために、プロペラシャフトなどに取り付けられるものを例としている。
【０００３】
図６において、クロムモリブデン鋼などの磁歪材料で形成される磁歪シャフト（トルク伝達軸）１はプロペラシャフトの途中部位に設けられ、両端部が夫々入力側取付け部１Ａ，出力側取付け部１Ｂとなり、それらの中間部分はスリット形成部１Ｃとなっている。スリット形成部１Ｃの外周には、夫々下向き４５度，上向き４５度に刻設されたスリット２，３が対向配置されている。
【０００４】
コイル固定部材４は車体側に固着して取付けられており、スリット形成部１Ｃの外周を囲むように、一対の軸受け５，５を介して磁歪シャフト１と相対的に回転自在に設けられている。リング状のコア部材６は、コイル固定部材４の内周側に固着されている。そのコア部材６には、スリット形成部１Ｃのスリット２，３と対向する位置に検出コイル７，８（自己インダクタンスは夫々Ｌ１，Ｌ２）が設けられている。
【０００５】
図７は、検出回路の電気的構成を示すものであり、ブリッジ回路９，発振器１０，差動増幅器１１，同期検波処理回路１２及び表示器１３などで構成されている。ブリッジ回路９は、検出コイル７，８（夫々、鉄損ｒ１，ｒ２とインダクタンスＬ１，Ｌ２の直列回路で示す）及び調整抵抗Ｒ，Ｒをブリッジ接続してなるものである。検出コイル７，８の共通接続点ａと、調整抵抗Ｒ，Ｒの共通接続点ｂとの間には発振器１０が接続されており、電圧Ｖ，周波数ｆの発信信号が印加される。
【０００６】
検出コイル７，８と調整抵抗Ｒ，Ｒとの共通接続点ｃ，ｄは、検出コイル７，８の出力電圧Ｖ１，Ｖ２を得るための出力端子となり、夫々差動増幅器１１の正側，負側入力端子に接続されている。差動増幅器１１の出力電圧Ｅ０（＝Ａ×（Ｖ１−Ｖ２））は、発振器１０の出力電圧Ｖと共に同期検波処理回路１２に入力されている。同期検波処理回路１２は、出力電圧Ｅ０を出力電圧Ｖにより同期させて整流することで直流電圧Ｅに変換し、表示器１３に出力する。調整抵抗Ｒは、磁歪シャフト１に作用するトルクがゼロのときに出力電圧Ｅ０がゼロとなるようにブリッジ回路９の平衡を調整するために設けられている。
【０００７】
以上のように構成される磁歪式トルクセンサにおいて、検出コイル７，８に発振器１０の交流電圧Ｖを印加すると、磁歪シャフト１の表面には、スリット形成部１Ｃに設けられているスリット２，３に沿って磁路が形成される。
【０００８】
ここで、磁歪シャフト１の入力側取付け部１Ａに、図６に示す矢印方向のトルクＴが印加されたとすると、スリット２には引っ張り応力＋σが発生し、スリット３には圧縮応力−σが発生する。そして、磁歪シャフト１が正の磁歪材であれば、引っ張り応力＋σによって透磁率μが増加し、圧縮応力−σによって透磁率μが減少する（尚、検出コイル７，８の自己インダクタンスＬ１，Ｌ２，検出コイル７，８を流れる電流ｉ１，ｉ２，出力電圧Ｖ１，Ｖ２を表す式については、特許第２６７３６３６号公報に示されている数式１〜３を参照）。
【０００９】
従って、スリット２側では透磁率μが増加するので検出コイル７の自己インダクタンスＬ１が増加し、電流ｉ１，出力電圧Ｖ１が減少する。一方、スリット３側では透磁率μが減少するので検出コイル８の自己インダクタンスＬ２が減少し、電流ｉ２，出力電圧Ｖ２が増加する。その結果、表示器１３においては、トルクＴに相当する負の直流電圧Ｅに応じた表示が行われる。
【００１０】
また、磁歪シャフト１の入力側取付け部１Ａに、図６に示す矢印方向とは逆方向のトルクＴが印加されたとすると、上記の増減関係は逆となる結果、表示器１３においては、トルクＴに相当する正の直流電圧Ｅに応じた表示が行われる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特許第２６７３６３６号公報に開示されているトルクセンサにおいては、発振器１０により正弦波の交流電圧Ｖを印加することでトルク検出を行なうことから、以下のような問題があった。即ち、
（１）トルクＴが印加されると電圧Ｖ１，Ｖ２の位相角が変化するため、差動増幅器１１の出力信号を検出するのに同期検波回路１２が必要となり、回路構成を簡素化することができない。
（２）ブリッジ回路９に励磁電流が常時流れるため、消費電力が大きくなる。特に、電池駆動される製品に応用することを想定すると、使用可能時間が短くなるおそれがある。
（３）発振器１０自体の回路構成が複雑である。
（４）検出コイル７，８の自己インダクタンスＬ１，Ｌ２は印加される交流電圧Ｖの周波数ｆに応じて変化するので、精度を確保するには発振器１０の温度特性を考慮する必要がある。
等の点が問題となっていた。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、より簡単な構成で検出精度を向上させることができるトルクセンサを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載のトルクセンサは、トルク伝達軸の外周面に形成され、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第１及び第２磁歪材と、これら第１及び第２磁歪材の透磁率変化を検出するための第１及び第２コイルと、これら第１及び第２コイルを介して検出される前記透磁率変化に基づいてトルクを検出する検出回路とを備えてなるものにおいて、
前記検出回路は、前記第１及び第２コイルに矩形波信号を印加することでトルクを検出するように構成されていることを特徴とする。
【００１４】
即ち、矩形波信号を発生させる発振回路は、正弦波発振回路に比較して簡単に構成することができる。そして、矩形波信号は、電圧がゼロとなるオフ期間が確実に存在するため、その期間においてはコイルに励磁電流が流れることがない。更に、矩形波信号をコイルに印加すると、そのコイルを介した電圧信号は自己インダクタンスの作用によって立上がりや立下がりに鈍りを生じた波形として観測される。従って、自己インダクタンスが変化すれば回路の時定数が変化するので、その時定数の変化を捉えることでトルク検出が可能となり、正弦波信号を用いる場合のように位相差の発生を考慮する必要がないので検出回路を簡単な構成とすることができる。
【００１５】
この場合、請求項２に記載したように、検出回路を、矩形波信号のオンデューティが５０％未満となるように設定するのが好ましい。斯様に構成すれば、励磁電流が流れる期間をより短くすることができるので、電力消費を更に抑制することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載したように、第１及び第２コイルのリアクタンスが異なるように設定しても良い。斯様に構成すれば、トルクの検出が専ら一方向について重要な場合に、予め設定されている２つのコイルリアクタンスの差によって、検出信号をより大きな値で得ることが可能となるので、トルク検出をより精度よく行うことができる。
【００１７】
以上の場合において、請求項４に記載したように、検出回路を、
第１及び第２コイルに矩形波信号を印加することで得られる電圧信号を差動増幅する差動増幅器と、
この差動増幅器の出力側に配置されるピークホールド回路とを備えて構成すると良い。
【００１８】
即ち、上述したように、矩形波信号をコイルに印加すると、そのコイルを介した電圧信号は立上がりや立下がりに鈍りを生じるので、第１及び第２コイルに矩形波信号を印加して得られる電圧信号を差動増幅すれば、その立上がり，立下がりにおいて両者の自己インダクタンスの差が顕著に反映した信号を得ることができる。そして、差動増幅器の出力信号をピークホールドすれば、時定数の大きさ、即ち信号変化のタイミング（速度）に依存することなしに、信号変化の極大値を確実に捉えて検出することが可能となる。
【００１９】
この場合、請求項５に記載したように、ピークホールド回路を、
差動増幅器が出力する信号の正側ピークをホールドする正側ピークホールド回路と、
前記信号の負側ピークをホールドする負側ピークホールド回路との２つを備えても良い。即ち、トルクが２方向に作用するように構成され、差動増幅器が両極性の信号を出力する場合に、正側，負側ピークホールド回路により出力信号が正，負の各極性で示すピークを得るように構成すれば、その結果に基づいてトルクの作用方向も検出することができる。
【００２０】
また、請求項１乃至３の場合において、請求項６に記載したように、検出回路を、第１及び第２コイルに矩形波信号を印加することで得られる電圧信号を夫々ピークホールドするための第１及び第２ピークホールド回路を備えて構成しても良い。斯様に構成すれば、２つのピークホールド回路によってピークホールドされた信号を処理することでトルクを検出できるので、請求項４に比較して構成をより簡単にすることができる。また、請求項５と同様に、トルクの作用方向も検出することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１及び図２を参照して説明する。尚、トルクセンサの機械的構成については、図６に示すものと同様である。検出回路２０部分の電気的構成を示す図１において、矩形波の発振信号を出力する発振回路２１は、３個のシュミットトリガインバータ２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、可変抵抗２３及びコンデンサ２４を用いたＣＲ発振回路として構成されている。可変抵抗２３はインバータ２２ａ，２２ｂの出力端子，入力端子間に接続されており、コンデンサ２４は、インバータ２２ｂの入力端子とグランドとの間に接続されている。これらの可変抵抗２３及びコンデンサ２４により定まる時定数に応じて、発振回路２１の発振周波数が設定される。インバータ２２ｂ，２２ｃ，２２ａは直列に接続されており、インバータ２２ｂの出力端子が発振回路２１の出力端子となっている。
【００２２】
発振回路２１の出力側には、ＯＮ／ＯＦＦ時間制御回路２５が接続されている。ＯＮ／ＯＦＦ時間制御回路２５は、２個のシュミットトリガインバータ２６ａ，２６ｂの間に可変抵抗２７及び逆方向ダイオード２８の並列回路が接続されていると共に、インバータ２６ｂの入力端子とグランドとの間にコンデンサ２９が接続されて構成されている。
【００２３】
ＯＮ／ＯＦＦ時間制御回路２５は、可変抵抗２７の抵抗値を変化させることで、発振回路２１より出力される発振信号のＯＮ／ＯＦＦ（ハイ／ロウ）デューティを変化させる構成である。即ち、可変抵抗２７及びコンデンサ２９による時定数が大きくなるとインバータ２６ｂの入力信号がロウからハイに変化する時間は長くなるが、その入力信号がハイからロウに変化する時間は、逆方向ダイオード２８の作用により常に短い。
【００２４】
インバータ２６ｂの出力端子は、切替えスイッチ３０を介してドライバ回路３１の入力端子に接続されている。即ち、切替えスイッチ３０の固定接点３０ａはインバータ２６ｂの出力端子に接続されており、固定接点３０ｂは発振回路２１の出力端子に接続されている。可動接点３０ｃは、ドライバ回路３１の入力端子に接続されており、可動接点３０ｃを固定接点３０ａ側に切替えるとＯＮ／ＯＦＦ時間制御回路２５によってＯＮ／ＯＦＦデューティが調整された矩形波信号が得られる。また、可動接点３０ｃを固定接点３０ｂ側に切替えれば、発振回路２１より出力されるデューティ５０％の矩形波信号が得られる。
【００２５】
ドライバ回路３１は、ＰＮＰ型のトランジスタ３２を中心として構成されている。トランジスタ３２のエミッタは図示しない電源に接続されていると共に、抵抗３３を介してベースに接続されている。トランジスタ３２のベースには、ベース抵抗７０が介挿されている。また、トランジスタ３２のエミッタとグランドとの間には、２つの逆方向ダイオード３３ａ，３３ｂの直列回路が接続されており、それらの共通接続点にはトランジスタ３２のコレクタが接続されている。尚、このドライバ回路３１を介すことで、ＯＮ／ＯＦＦ時間制御回路２５より出力される矩形波信号は反転される。
【００２６】
トランジスタ３２のコレクタとグランドとの間には、一対のコイル３４及び３５（第１及び第２コイル，図６に示す検出コイル７，８に対応する）並びに一対の抵抗３６及び３７より構成されるブリッジ回路３８が接続されている。コイル３４及び抵抗３６の共通接続点、並びにコイル３５及び抵抗３７の共通接続点は、差動増幅回路４１の非反転入力側，反転入力側に夫々接続されている。そして、差動増幅回路４１の出力端子は、正側及び負側のピークホールド回路４２，４３に接続されている。
【００２７】
即ち、差動増幅回路４１の出力端子は、正側ピークホールド回路４２の抵抗４４を介してオペアンプ４５の非反転入力端子に接続されている。その非反転入力端子は、逆方向のダイオード４６及びＮＰＮ型トランジスタ４７のコレクタ−エミッタを介してグランドに接続されている。また、オペアンプ４５の反転入力端子は、順方向のダイオード４８を介して出力端子に接続されている。
【００２８】
オペアンプ４５の出力端子は、順方向のダイオード４９及び抵抗５０を介してボルテージフォロワ（バッファ）５１の入力端子に接続されている。ボルテージフォロワ５１の入力端子とグランドとの間には、コンデンサ５２及び抵抗５３の並列回路が接続されている。そして、ボルテージフォロワ５１の出力端子は、加算回路５４の一方の入力端子に接続されていると共に、帰還抵抗５５を介してオペアンプ４５の反転入力端子に接続されている。
【００２９】
尚、トランジスタ４７のベースは、切替えスイッチ３０の可動接点３０ｃに接続されている。このトランジスタ４７は、正側ピークホールド回路４２に対する信号の入力タイミングを制御するために配置されている。また、ダイオード４５は、オペアンプ４５の入力端子に対する入力電圧が負極性となる場合に、その入力をカットするために配置されている。
【００３０】
一方、負側ピークホールド回路４３は、反転バッファ５６，ピークホールド回路部５７及び反転バッファ５８を直列に接続して構成されており、反転バッファ５８の出力端子が加算回路５４の他方の入力端子に接続されている。そして、ピークホールド回路部５６の構成は、正側ピークホールド回路４２と全く同様である（各構成素子の符号は図示を省略する）。
【００３１】
負側ピークホールド回路４３は、差動増幅回路４１の出力信号が負極性となった場合にそのピークをホールドするが、入力段に反転バッファ５６を配置することでピークホールド回路部５７おいては正極性の信号として取り扱う。そして、出力段に配置された反転バッファ５８により、加算回路５４に対しては負極性の信号として出力させる。そして、加算回路５４は、正側，負側ピークホールド回路４２，４３の出力信号を加算して、図示しない表示器などに出力するようになっている。
【００３２】
次に、本実施例の作用について図２をも参照して説明する。図２（ａ）は、ブリッジ回路３８に印加される駆動電圧波形であり、ＯＮ期間がＯＦＦ期間よりも短い矩形波となっている。このとき、コイル３４及び抵抗３６の共通接続点、並びにコイル３５及び抵抗３７の共通接続点において観測される出力電圧波形は、コイルが有するインダクタンス及び抵抗の抵抗値による時定数の影響によって積分波形のような鈍りを生じる。即ち、波形の立上り，立下りが遅れる。そして、外部により印加されたトルクが作用していると、コイル３４，３５の自己インダクタンスは図６及び図７に示した場合と同様にして互いに逆方向に変化する。
【００３３】
ここで、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、コイル３４（Ｌ１）のインダクタンスが減少し、コイル３５（Ｌ２）のインダクタンスが増加する方向にトルクが作用したとする。すると、コイル３４側の出力電圧は立上り，立下りが速くなり、コイル３４側の出力電圧は立上り，立下りが遅くなるので、差動増幅回路４１の出力電圧は、立上がりのタイミングで正側に鋭いピークを生じ、立下がりのタイミングで負側に鋭いピークを生じる（図２（ｄ）参照）。
【００３４】
このとき、トランジスタ４７のベースには、ＯＮ／ＯＦＦ時間制御回路２５の出力電圧、即ち、図２（ａ）に示す矩形波の反転信号が与えられているので、トランジスタ４７は、矩形波がハイレベルを示す期間はＯＦＦ，矩形波がロウレベルを示す期間はＯＦＦとなる。その結果、差動増幅回路４１の出力電圧は、矩形波がハイレベルを示す期間だけピークホールド回路４２，４３に与えられることになる。
【００３５】
従って、図２（ｄ）に実線で示す電圧波形の場合は、正側ピークホールド回路４２によって正側のピークのみがホールドされ（図２（ｅ）参照）、負側のピークはホールドされない（図２（ｆ）参照）。そして、加算回路５４の出力電圧は、正側のピークホールド信号に相当するものとなる（図２（ｇ）参照）。
【００３６】
一方、図２（ｂ）〜（ｇ）に破線で示すようにトルクの作用方向が逆となる場合は、コイル３４のインダクタンスが増加し、コイル３５のインダクタンスが減少する。すると、差動増幅回路４１の出力電圧は、立上がりのタイミングで負側に鋭いピークを生じ、立下がりのタイミングで正側に鋭いピークを生じる。そして、負側ピークホールド回路４３によって負側のピークのみがホールドされるので、加算回路５４の出力電圧は、負側のピークホールド信号に相当する負極性の電圧となる。
【００３７】
以上のように本実施例によれば、一対のコイル３４及び３５と抵抗３６及び３７によりブリッジ回路３８を構成してなるトルクセンサの検出回路２０を、コイル３４及び３５に矩形波信号を印加することでトルクを検出するように構成した。即ち、矩形波信号を発生させる発振回路２１は、正弦波発振回路に比較して簡単に構成することができる。そして、矩形波信号は、電圧がゼロとなるオフ期間が確実に存在するため、その期間においてはコイルに励磁電流が流れることがないので電力消費を抑制することができる。
【００３８】
更に、矩形波信号をコイル３４及び３５に印加すると、ブリッジ回路３８の出力電圧は自己インダクタンスの作用により立上がり，立下がりに鈍りを生じた波形として観測される。そして、自己インダクタンスが変化すればブリッジ回路３８の時定数が変化するので、その時定数の変化を捉えることでトルク検出が可能となる。従って、正弦波信号を用いる場合のように位相差の発生を考慮する必要がないので検出回路２０を簡単な構成とすることができる。
【００３９】
また、検出回路２０を、矩形波信号のオンデューティが５０％未満となるように設定する構成としたので、ブリッジ回路３８に励磁電流が流れる期間をより短くすることができ、電力消費を更に抑制することができる。
【００４０】
また、検出回路２０を、コイル３４及び３５に矩形波信号を印加することで得られる電圧信号を差動増幅する差動増幅器４１と、この差動増幅器４１の出力側に正側，負側ピークホールド回路４２，４３を配置して構成した。従って、差動増幅器４１により、矩形波信号の立上がり，立下がりにおいてコイル３４及び３５の自己インダクタンスの差が顕著に反映した信号を得ることができる。
【００４１】
そして、その出力信号をピークホールドすれば、時定数の大きさ、即ち信号変化のタイミング（速度）に依存することなしに、信号変化の極大値を確実に捉えて検出することが可能となる。加えて、トルクが２方向に作用する場合でも検出を行うことができる。更にまた、正側，負側ピークホールド回路４２，４３より得られる出力結果を加算回路５４により加算するようにしたので、検出回路２０を安価で且つ簡単に構成することができる。
【００４２】
（第２実施例）
図３は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第２実施例の検出回路５９は、第１実施例の検出回路２０より負側ピークホールド回路４３の反転バッファ５８及び加算回路５４を削除し、正側ピークホールド回路４２の出力信号と負側ピークホールド回路４３Ａの出力信号とをマイクロコンピュータ（マイコン）６０の入力ポートに与えるように構成したものである。
【００４３】
マイコン６０は、加算回路５４に代わってピークホールド回路４２，４３Ａの出力信号を夫々Ａ／Ｄ変換して読み込み、加算回路５４に代わって演算を行なうことでトルクを検出する。そして、その演算結果に応じて、表示器６１に表示制御指令を出力して検出したトルク値の表示を行わせる。
【００４４】
以上のように構成された第２実施例によれば、検出回路５９を、２つのピークホールド回路４２，４３Ａによってホールドされた信号データを夫々読み込んで演算し、トルクを検出するマイコン６０を備えて構成した。即ち、マイコン６０を用いることで、トルクセンサの検出値（ピークホールド回路４２，４３Ａによってホールドされた信号データ）の補正を行なうようにすれば、より高い精度でトルク検出を行うことができる。
【００４５】
また、別途温度センサを設けて、その温度センサの検出信号をマイコン６０が参照するようにすれば、コイル３４，３５が有する抵抗分の抵抗値が周囲温度の影響により変動する場合でも、その変動を補償することが可能となる。更に、ＥＥＰＲＯＭのような不揮発性の記憶手段を設けて、製造ラインにおいて調整した結果を記憶させておけば、ボリュームなどの調整用の部品を設けることなしに誤差調整を行なうことも可能である。
【００４６】
（第３実施例）
図４及び図５は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第３実施例の検出回路６２は、第１実施例の検出回路２０より差動増幅回路４１，負側ピークホールド回路４３の反転バッファ５６及び５８，ピークホールド回路４２，４３のトランジスタ４７を削除して、全ての回路が単一電源（例えば、正極性の電源のみ）で動作するように構成したものである。
【００４７】
次に、第３実施例の作用について図５をも参照して説明する。この検出回路６２では、図５（ａ）に示すように、ブリッジ回路３８に印加する矩形波信号のＯＮ期間を第１実施例の場合よりも短く設定する。即ち、図５（ｂ），（ｃ）に示すように、ブリッジ回路３８の出力電圧の立上がりが、回路の時定数を超えて最大値に達しない時間に設定する。
【００４８】
矩形波信号のＯＮ期間をこのように設定することで、矩形波信号の立下り時点において出力電圧が達するピークは、両コイル３４，３５の自己インダクタンスの差が反映されたレベルとなっている。そして、正側，負側ピークホールド回路４２Ａ，４３Ｂ（第１，第２ピークホールド回路）は、夫々コイル３４，３５側の出力電圧の正側のピークＰ１，Ｐ２を常にホールドし（図５（ｄ），（ｅ）参照）、加算回路５４は両者の信号を加算する（図５（ｆ）参照）。
【００４９】
即ち、第３実施例の構成では、加算回路５４の出力信号からトルクの作用方向を判定することはできず、加算結果に相当するトルクの大きさが判定できるだけである。従って、そのようにトルクの大きさ得られれば十分である用途においては、検出回路６２を、差動増幅回路４１を用いることなく、また、ピークホールド回路４２Ａ，４３Ｂの入力タイミング制御も不要で且つ単一電源で簡単に構成できるというメリットがある。
【００５０】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
矩形波信号を出力する発振回路は、インバータを用いて構成するものに限らず、オペアンプを用いて構成しても良い。
矩形波信号のオンデューティは、必ずしも５０％未満に設定する必要はなく、５０％を超える場合でも、実効電圧が正弦波交流電圧の実効値よりも小さくなる範囲に設定すれば、電力消費を低減する効果を得ることができる。
切替えスイッチ３０は、必要に応じて設ければ良い。
例えば、第１実施例において、一方向にのみ作用するトルクを検出すれば余韻場合、ピークホールド回路は１つだけ設ければ良い。
【００５１】
第３実施例の構成において、第２実施例のように、加算回路５４に代えてマイコン６０を用いるように構成しても良い。斯様に構成すれば、トルクの作用方向を判別することが可能となる。
例えば、トルクセンサを釣り用のリールに適用する場合のように、専ら一方向のトルクを検出することを目的とする用途においては、一対のコイルのリアクタンスが異なるように設定しても良い。斯様に構成すれば、予め設定されている２つのコイルリアクタンスの差によって、検出信号をより大きな値で得ることが可能となるので（例えば、図２（ｂ），（ｃ）に示したような出力電圧波形が鈍る状態に、より大きな差が現れるようになる）、トルク検出をより精度よく行うことができる。
ブリッジ回路を、一対のコイルと一対の抵抗とを夫々直列にして構成しても良い。斯様に構成すれば、コイルが有する巻線抵抗分の温度特性を相殺してその特性を良好にすることができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明のトルクセンサによれば、検出回路において矩形波信号を発生させる発振回路は、正弦波発振回路に比較して簡単に構成することができる。そして、矩形波信号は電圧がゼロとなるオフ期間が確実に存在するため、その期間においてはコイルに励磁電流が流れることがなく電力消費を抑制することができる。更に、矩形波信号をコイルに印加すると、そのコイルを介した電圧信号は自己インダクタンスの作用によって立上がりや立下がりに鈍りを生じた波形として観測されるので、自己インダクタンスが変化すれば回路の時定数が変化する。従って、その時定数の変化を捉えることでトルク検出が可能となり、正弦波信号を用いる場合のように位相差の発生を考慮する必要がなく検出回路を簡単な構成とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例であり、トルクセンサの検出回路の電気的構成を示す図
【図２】各部の信号波形を示す図
【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図５】図２相当図
【図６】従来技術として、特許第２６７３６３６号公報に開示されているトルクセンサの構成を示す図
【図７】図１相当図
【符号の説明】
１は磁歪シャフト（トルク伝達軸）、２はスリット（第１磁歪材）、３はスリット（第２磁歪材）、２０は検出回路、２１は発振回路、３４はコイル（第１コイル）、３５はコイル（第２コイル）、４１は差動増幅回路、４２は正側ピークホールド回路、４３，４３Ａは負側ピークホールド回路、４２Ａは第１ピークホールド回路、４３Ｂは第２ピークホールド回路、５４は加算回路、５９は検出回路、６０はマイクロコンピュータ、６２は検出回路を示す。
【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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