JP2000266619A - トルクセンサ及びステアリングシャフトのトルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャフトに対して非接触のもので構成し、同
シャフトに何らの加工も施すことなく即座にトルクを検
出することのできるトルクセンサ及びこのトルクセンサ
を用いたステアリングシャフトのトルク検出装置を提供
することを課題としている。 【解決手段】 シャフトＳの外周面Ｓａにおける軸線Ｃ
方向及び周方向のいずれか一方に一対の励振コア１１、
１２、他方に一対の検出コア１３、１４を設け、シャフ
トＳにトルクＴが作用した際に、励振コア１１、１２か
ら発した磁束がシャフトＳを介して検出コア１３、１４
に流れることを利用して、シャフトＳのトルクＴを検出
するものである。従って、シャフトＳに何らの加工も必
要ないので、即座にトルクを検出することができる。ま
た、脱磁コイル３でシャフトＳを脱磁することにより、
トルク感度αｔを向上させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シャフトに加わ
るトルクを検出するための非接触方式のトルクセンサ及
びこのトルクセンサを用いたステアリングシャフトのト
ルク検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トルクセンサとしては、通常、トルクを
検出するシャフトに対して接触式のものと非接触式のも
のとがある。接触式のものは、トルクセンサ及びシャフ
トに摩耗部が存在することになり、耐久性の点で問題が
ある。非接触式のものとしては、例えばシャフトの外周
面（Ｓａ）に磁歪膜を蒸着したものや、溝を加工したも
の等がある。しかし、このような非接触式のものにあっ
ては、測定対象であるシャフトに磁歪膜の蒸着や溝加工
が必要であり、即座にトルクを測定することができない
という欠点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑みてなされたものであり、シャフトに対して非接触
のもので構成し、同シャフトに何らの加工も施すことな
く即座にトルクを検出することのできるトルクセンサ及
びこのトルクセンサを用いたステアリングシャフトのト
ルク検出装置を提供することを課題としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、軸線（Ｃ）に対して同心円
状の外周面（Ｓａ）を有するシャフト（Ｓ）にかかる前
記軸線（Ｃ）回りのトルク（Ｔ）を検出するためのトル
クセンサであって、前記シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓ
ａ）における軸線（Ｃ）方向及び周方向のいずれか一方
の方向に所定の間隔をおいて配置され、先端面（１１
ａ、１２ａ）をシャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）に対向
させるようにして同外周面（Ｓａ）から半径方向外側に
延在するように設けられた一対の励振コア（１１、１
２）と、これらの励振コア（１１、１２）の基端部を連
結する励振ヨークと、前記励振コア（１１、１２）に巻
回された励振コイル（１５）と、前記シャフト（Ｓ）の
外周面（Ｓａ）における前記一対の励振コア（１１、１
２）を結ぶ線（Ｌ１）を挟んでその両側に配置され、か
つ前記外周面（Ｓａ）に沿って各励振コア（１１、１
２）の位置から前記線（Ｌ１）に対して直交する線上
（Ｃ）に配置された一対の検出コア（１３、１４）と、
これらの検出コア（１３、１４）の基端部を連結する検
出ヨークと、前記検出コア（１３、１４）に巻回された
検出コイル（１６）と、前記シャフト（Ｓ）の外周面
（Ｓａ）を囲むように巻回された脱磁コイル（３）と、
前記シャフト（Ｓ）に対してその外周面（Ｓａ）から所
定の間隔を隔てて同心円状に配置される円筒部（４１）
及びこの円筒部（４１）の軸線（Ｃ）方向の各端部から
シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）に対向するように延び
る一対の端面部（４２、４３）を有し、前記シャフト
（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分、一方の端面部（４
２）、円筒部（４１）及び他方の端面部（４３）によっ
て前記脱磁コイル（３）で発生する磁束の閉回路を構成
する脱磁ヨーク（４）とを備えていることを特徴として
いる。

【０００５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、一対の励振コア（１１、１２）、励振ヨー
ク、励振コイル（１５）、一対の検出コア（１３、１
４）、検出ヨーク、検出コイル（１６）を備えたトルク
検出極（１０）を、シャフト（Ｓ）の軸線（Ｃ）に対し
て対称となる位置に少なくとも一対設けるように構成し
たことを特徴としている。

【０００６】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、励振ヨーク及び検出ヨークは、シャ
フト（Ｓ）に同心円状に配置される円筒ヨーク（２）に
よって一体に形成されていることを特徴としている。

【０００７】請求項４記載の発明は、請求項１、２又は
３記載のトルクセンサにおける被測定体としてのシャフ
ト（Ｓ）としてステアリングシャフトを用い、このステ
アリングシャフトのトルク（Ｔ）を検出するように構成
したことを特徴としている。

【０００８】そして、上記のように構成された請求項１
に係る発明においては、トルク（Ｔ）の測定対象である
シャフト（Ｓ）を脱磁ヨーク（４）の各端面部（４２、
４３）の部分を通すように挿入すれば、励振コア（１
１、１２）及び検出コア（１３、１４）の先端面（１１
ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ）がシャフト（Ｓ）の外周
面（Ｓａ）に対向した状態になり、シャフト（Ｓ）のト
ルク（Ｔ）を検出することができる状態になる。従っ
て、シャフト（Ｓ）に何らの加工も施す必要がないの
で、即座にトルクを検出することができる。

【０００９】トルク（Ｔ）を検出する際には、励振コイ
ル（１５）に所定の周波数の例えば正弦波の電流を供給
する。この際、シャフト（Ｓ）にトルク（Ｔ）が作用し
ていなければ、励振コイル（１５）で発生した磁束は、
例えば一方の励振コア（１１）からシャフト（Ｓ）の外
周面（Ｓａ）の部分、他方の励振コア（１２）及び励振
ヨークを通って再び一方の励振コア（１１）に戻る閉回
路を流れることになり、検出コア（１３、１４）の検出
コイル（１６）に電圧を誘起させることがない。

【００１０】即ち、一方の励振コア（１１）と他方の励
振コア（１２）との間に一対の検出コア（１３、１４）
が配置された状態になっていることから、シャフト
（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分には、一方の励振コア
（１１）、一方の検出コア（１３）及び他方の励振コア
（１２）の各位置を通る第１の磁路（Ｓａ１）と、一方
の励振コア（１１）、他方の検出コア（１４）、他方の
励振コア（１２）の各位置を通る第２の磁路（Ｓａ２）
とが存在する。そして、シャフト（Ｓ）にトルク（Ｔ）
が作用していないときには、第１の磁路（Ｓａ１）及び
第２の磁路（Ｓａ２）の各磁気抵抗が等しいために、一
方の励振コア（１１）からシャフト（Ｓ）の外周面（Ｓ
ａ）の部分、他方の励振コア（１２）及び円筒ヨーク
（２）を通って再び一方の励振コア（１１）に戻る閉回
路を流れることになり、各検出コア（１３、１４）に磁
束が流入することがなく、よって検出コイル（１６）に
電圧が誘起させることがない。

【００１１】一方、シャフト（Ｓ）にトルク（Ｔ）が作
用すると、シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分に
は、軸線（Ｃ）に対して４５度の方向に引張又は圧縮の
応力が発生する。即ち、軸線（Ｃ）に対して例えば＋４
５度の角度（θ₁ ）方向に引張応力が発生するとすれ
ば、−４５度の角度（θ₂ ）方向には圧縮応力が発生す
ることになる。このため、例えば第１の磁路（Ｓａ１）
における一方の励振コア（１１）と一方の検出コア（１
３）との間（第１の磁気抵抗部（Ｒ１））に引張応力が
発生するとすれば、一方の検出コア（１３）と他方の励
振コア（１２）との間（第２の磁気抵抗部（Ｒ２））に
は圧縮応力が発生し、一方の励振コア（１１）と他方の
検出コア（１４）との間（第３の磁気抵抗部（Ｒ３））
には圧縮応力が発生し、他方の検出コア（１４）と他方
の励振コア（１２）との間（第４の磁気抵抗部（Ｒ
４））には引張応力が発生することになる。

【００１２】シャフト（Ｓ）として例えば低炭素鋼のよ
うな磁歪定数が正の材料を用いれば、引張応力が作用す
る部分では比透磁率が増加して磁気抵抗が減少し、圧縮
応力が作用する部分では比透磁率が減少して磁気抵抗が
増加することになることから、上記のような応力状態に
なると、シャフト（Ｓ）における第１及び第４の磁気抵
抗部（Ｒ１、Ｒ４）では磁気抵抗が小さくなり、第２及
び第３の磁気抵抗部（Ｒ２、Ｒ３）では磁気抵抗が大き
くなる。このため、磁束は、第１の磁気抵抗部（Ｒ
１）、一方の検出コア（１３）、検出ヨーク、他方の検
出コア（１４）及び第４の磁気抵抗部（Ｒ４）を通るこ
とになる。即ち、各検出コア（１３、１４）に磁束が流
れ込むことになり、検出コイル（１６）に電圧が誘起さ
れることになる。

【００１３】この電圧は、上記応力の大きさ、即ちトル
ク（Ｔ）の大きさと一定の関係がある。従って、検出コ
イル（１６）に誘起される電圧を測定することによっ
て、シャフト（Ｓ）に作用するトルク（Ｔ）を検出する
ことができる。その場合、励振コア（１１、１２）や検
出コア（１３、１４）に対してシャフト（Ｓ）が回転し
ていたり、軸線（Ｃ）方向に移動していたりするような
状態でも、トルク（Ｔ）の検出が可能である。

【００１４】また、上述のようなトルク（Ｔ）は、所定
の時間間隔をおいて測定することになるが、その測定の
間に脱磁コイル（３）に所定の周波数の電流を流すこと
によって、生じたシャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）部分
の脱磁をすることができる。このような脱磁をすること
によって、トルク（Ｔ）と、検出コア（１３、１４）に
生じる出力電圧（Ｖｏ）との関係が安定し、一定の関係
が得られるようになるので、トルク（Ｔ）の検出精度が
向上すると共に、出力電圧（Ｖｏ）からトルク（Ｔ）へ
の換算が容易になる。しかも、所定のトルク（Ｔ）に対
する電圧（Ｖｏ）の出力値が大きくなるので、即ちトル
ク感度（αｔ）が大きくなるので、トルク（Ｔ）の検出
精度をより向上させることができる。

【００１５】更に、脱磁コイル（３）によって生じた磁
束は、シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分、脱磁ヨ
ーク（４）における一方の端面部（４２）、円筒部（４
１）、他方の端面部（４３）からなる閉回路を流れるこ
とになる。従って、きわめて効率良くシャフト（Ｓ）の
脱磁をすることができる。しかも、トルクセンサに対し
てシャフト（Ｓ）が回転していたり、軸線（Ｃ）方向に
移動していたりするような場合でも、シャフト（Ｓ）の
脱磁をすることができる。

【００１６】請求項２記載の発明においては、トルク検
出極（１０）をシャフト（Ｓ）の軸線（Ｃ）に対して対
称となる位置に配置しているので、これらの対称位置に
ある検出コイル（１６）からの出力電圧（Ｖｏ）を検出
することにより、各トルク検出極（１０）における励振
コア（１１、１２）及び検出コア（１３、１４）の先端
面（１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ）とシャフト
（Ｓ）の外周面（Ｓａ）との間のギャップ（隙間）
（ｇ）の変動による影響を除去することができる。

【００１７】請求項３記載の発明においては、励振ヨー
ク及び検出ヨークを円筒ヨーク（２）として一体に形成
しているので、部品点数の低減を図ることができる。し
かも、複数のトルク検出極（１０）を容易に構成するこ
とができるという利点がある。

【００１８】請求項４記載の発明においては、ステアリ
ングシャフト（Ｓ）の周囲にトルクセンサを嵌合するだ
けで、ステアリングシャフト（Ｓ）にかかるトルク
（Ｔ）を検出することができる。このため、最小限の設
計変更によりステアリングシャフトに作用するトルク
（Ｔ）を検出することができる。従って、市場の要求を
満足する製品を最小限のコストで提供することができ
る。なお、例えば自動車におけるステアリングシャフト
のトルク検出値は、電動や油圧等のパワーステアリング
を装備した際に、アシスト制御のためのデータとして使
用されることになる。

【００１９】また、トルクセンサが非接触であることか
ら耐久性に全く問題がなく、パワーステアリングにおけ
る信頼性の向上を図ることができる。しかも、トルクセ
ンサを部品点数の少ない小型のもので構成することがで
きることから、自動車におけるステアリングシャフトの
トルク（Ｔ）検出にきわめて有効である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を実
施例に基づき、図１〜図６を参照して説明する。

【００２１】この実施例で示すトルクセンサＴＳは、図
１〜図６に示すように、軸線Ｃに対して同心円状の外周
面Ｓａを有するシャフトＳにかかる軸線Ｃ回りのトルク
Ｔを検出するためのものであって、４組みのトルク検出
極１０と、円筒ヨーク２と、脱磁コイル３と、脱磁ヨー
ク４とを備えた構成になっている。

【００２２】トルク検出極１０は、一対の励振コア１
１、１２と、一対の検出コア１３、１４と、励振コイル
１５と、検出コイル１６を備えた構成になっている。

【００２３】励振コア１１、１２は、シャフトＳの外周
面Ｓａにおける周方向（軸線Ｃに直交する方向）に所定
の間隔をおいて配置され、先端面１１ａ、１２ａをシャ
フトＳの外周面Ｓａに対向させるようにして同外周面Ｓ
ａから半径方向外側に延在するように設けられている。

【００２４】検出コア１３、１４は、シャフトＳの外周
面Ｓａ上における一対の励振コア１１、１２を結ぶ周方
向線（一方の方向の線）Ｌ１（図５参照）に対し直交す
る線上（軸線Ｃ上）に配置されており、各励振コア１
１、１２の中心に対応する外周面Ｓａ上の位置Ｐ１から
周方向線Ｌ１に対して４５度の角度θで互いに接近する
ように延在する外周面Ｓａ上の傾斜線Ｌ２の交点位置Ｐ
２に配置され、先端面１３ａ、１４ａをシャフトＳの外
周面Ｓａに対向させるようにして同外周面Ｓａから半径
方向外側に延在するように設けられている。各検出コア
１３、１４は、その先端面１３ａ、１４ａの中心が交点
位置Ｐ２に対応している。

【００２５】励振コイル１５は、ボビン１５ａを介し
て、一対の励振コア１１、１２の双方に巻回されてい
る。また、検出コイル１６は、ボビン１６ａを介して、
一対の検出コア１３、１４の双方に巻回されている。

【００２６】そして、上記トルク検出極１０は、シャフ
トＳの軸線Ｃに対して対称となる位置に２対（合計で４
組）設けられた構成になっている。即ち、トルク検出極
１０は、軸線Ｃの回りに４等分した位置、即ち、０、９
０、１８０、２７０度の各位置に配置されている。ま
た、４極に限定されることはなく、検出極１０は複数設
けられていれば良い。

【００２７】円筒ヨーク２は、励振コア１１、１２の基
端部を連結する励振ヨークの機能と、検出コア１３、１
４の基端部を連結する検出ヨークの機能とを備えたもの
となっている。即ち、円筒ヨーク２は、各トルク検出極
１０における励振ヨーク及び検出ヨークを一体に形成し
たものとなっている。この円筒ヨーク２は、後述する脱
磁ヨーク４における円筒部４１の内側にあって、同円筒
部４１と同心円状に配置されている。なお、円筒ヨーク
２を用いないで、励振ヨーク及び検出ヨークを用いた場
合には、これらの励振ヨーク及び検出ヨークは各トルク
検出極１０の構成要件となる。

【００２８】脱磁コイル３は、ボビン３ａを介して、シ
ャフトＳの外周面Ｓａを囲むように巻回されている。こ
の実施例では、脱磁コイル３を軸線Ｃの方向に所定の間
隔をおいて２つ設けている。

【００２９】脱磁ヨーク４は、シャフトＳに対してその
外周面Ｓａから所定の間隔を隔てて同心円状に配置され
る円筒部４１及びこの円筒部４１の軸線Ｃ方向の各端部
からシャフトＳの外周面Ｓａに対向するように延びる一
対の端面部４２、４３を有しており、シャフトＳの外周
面Ｓａの部分、一方の端面部４２、円筒部４１及び他方
の端面部４３によって脱磁コイル３で発生する磁束（図
中矢印）の閉回路を構成するようになっている。

【００３０】各端面部４２、４３は、円板状に形成され
たものであり、その中心位置には、シャフトＳの外周面
Ｓａに対して所定の隙間（例えば０．５ｍｍ程度）を空
けた状態で、同シャフトＳに嵌合する円形の貫通孔４２
ａ、４３ａが形成されている。この端面部４２、４３
は、例えばネジによって円筒部４１の端面に固定される
ようになっている。また、上記ボビン３ａは、円筒部４
１の内面に嵌合することにより、貫通孔４２ａ、４３ａ
と同心円状に保持され、かつ円筒ヨーク２の各端部と各
端面部４２、４３とで挟持されることにより、軸線Ｃ方
向の所定の位置に保持されるようになっている。更に、
上記円筒ヨーク２は、樹脂等の非磁性体、例えばステン
レスで形成された円筒状のスペーサ５によって、円筒部
４１と同心円状に保持されている。

【００３１】そして、端面部４２、４３の貫通孔４２
ａ、４３ａを基準にした場合、この貫通孔４２ａ、４３
ａと、円筒部４１、円筒ヨーク２、励振コア１１、１２
の先端面１１ａ、１２ａ、検出コア１３、１４の先端面
１３ａ、１４ａとが同心円状に配置された状態になって
いる。

【００３２】また、励振コア１１、１２、検出コア１
３、１４、円筒ヨーク２、脱磁ヨーク４は、ケイ素鋼を
用いており、シャフトＳは、低炭素鋼による冷間引抜材
を用いている。即ち、シャフトＳは、磁歪定数が正の材
料で構成されている。

【００３３】励振コイル１５は、一方の励振コア１１に
設けられたものと、他方の励振コア１２に設けられてお
り、一方の励振コア１１からシャフトＳの外周面Ｓａの
部分、他方の励振コア１２、円筒ヨーク２を通って再び
一方の励振コア１１に戻る磁束の閉回路において、同一
方向の磁束の流れを生じるように、各励振コア１１、１
２に巻回されている。そして、この励振コイル１５に
は、図５に示すように、発振器６１が接続されている。
発振器６１は、例えば正弦波の電流を励振コイル１５に
供給するようになっている。

【００３４】また、検出コイル１６は、一方の検出コア
１３に設けられたものと、他方の検出コア１４に設けら
れており、各検出コア１３、１４に巻回されている。そ
して、検出コイル１６には、アンプ（ＡＭＰ）６２が接
続されている。アンプ６２は、各検出コア１３、１４に
流入する磁束によって、検出コイル１６に誘起される電
圧を増幅するようになっている。

【００３５】アンプ６２から出力された電圧は、図６に
示すように、位相検波器（ＰＳＤ）６３、ローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）６４を通して、アナログ出力されるよう
になっている。位相検波器６３は、発振器６１から励振
コイル１５に供給する電圧と、アンプ６２から出力され
る電圧との位相の違いにより、後述するトルクＴの方向
を検知するようになっている。

【００３６】次に、上記のように構成されたトルクセン
サＴＳの作用、効果について説明する。脱磁ヨーク４の
貫通孔４２ａ、４３ａにシャフトＳを挿入し、これによ
ってシャフトＳの軸線Ｃ方向における所定位置にトルク
センサＴＳを設置する。この際、トルクセンサＴＳを図
示しない固定手段に固定することによって、シャフトＳ
の軸線Ｃに、貫通孔４２ａ、４３ａの軸心を一致させ
る。なお、シャフトＳとして自動車のステアリングシャ
フト（図示せず）を用いる場合には、脱磁ヨーク４の部
分を車体側に固定する。

【００３７】このようにしてトルクセンサＴＳをシャフ
トＳの所定位置に設置すると、各トルク検出極１０にお
ける励振コア１１、１２及び検出コア１３、１４の先端
面１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａがシャフトＳの外周
面Ｓａに所定寸法のギャップｇ（隙間）を隔てて対向し
た状態になり、シャフトＳに作用するトルクＴを検出す
ることができる状態になる。従って、トルクセンサＴＳ
の設置の際に、シャフトＳに何らの加工も必要ないの
で、即座にトルクＴを検出することができる。

【００３８】実際にトルクＴを検出する際には、発振器
６１から励振コイル１５に例えば１ｋＨｚの正弦波の電
流を供給する。この際、シャフトＳにトルクＴが作用し
ていなければ、励振コイル１５で発生した磁束は、図５
における例えば一方の励振コア１１からシャフトＳの外
周面Ｓａの部分、他方の励振コア１２及び円筒ヨーク２
を通って再び一方の励振コア１１に戻る閉回路を流れる
ことになり、検出コア１３、１４の検出コイル１６に電
圧が誘起されることがない。

【００３９】この点についてさらに説明すると、一方の
励振コア１１と他方の励振コア１２との間には一対の検
出コア１３、１４が配置されていることから、シャフト
Ｓの外周面Ｓａの部分には、一方の励振コア１１、一方
の検出コア１３及び他方の励振コア１２を通る第１の磁
路Ｓａ１と、一方の励振コア１１、他方の検出コア１
４、他方の励振コア１２を通る第２の磁路Ｓａ２とが存
在する。そして、シャフトＳにトルクＴが作用していな
いときには、第１の磁路Ｓａ１及び第２の磁路Ｓａ２の
各磁気抵抗が等しいために、検出コア１３、１４に磁束
が流入することがなく、検出コイル１６に電圧が誘起さ
せることがない。

【００４０】しかし、シャフトＳにトルクＴが作用する
と、シャフトＳの外周面Ｓａの部分には、軸線Ｃに対し
て４５度の角度θの方向に引張又は圧縮の応力が発生す
る。即ち、軸線Ｃに対して例えば＋４５度方向に引張応
力が発生するとすれば、−４５度方向には圧縮応力が発
生することになる。

【００４１】このため、例えば第１の磁路Ｓａ１におけ
る一方の励振コア１１と一方の検出コア１３との間（第
１の磁気抵抗部Ｒ１）に引張応力が発生するとすれば、
一方の検出コア１３と他方の励振コア１２との間（第２
の磁気抵抗部Ｒ２）には圧縮応力が発生し、第２の磁路
Ｓａ２における一方の励振コア１１と他方の検出コア１
４との間（第３の磁気抵抗部Ｒ３）には圧縮応力が発生
し、他方の検出コア１４と他方の励振コア１２との間
（第４の磁気抵抗部Ｒ４）には引張応力が発生すること
になる。

【００４２】そして、上記材質のシャフトＳにおいて
は、引張応力が発生する部分では比透磁率が増加して磁
気抵抗が減少し、圧縮応力が作用する部分では比透磁率
が減少して磁気抵抗が増加することになることから、上
記のような応力状態になると、外周面Ｓａの部分におけ
る第１及び第４の磁気抵抗部Ｒ１、Ｒ４では磁気抵抗が
小さくなり、第２及び第３の磁気抵抗部Ｒ２、Ｒ３では
磁気抵抗が大きくなる。このため、励振コイル１５に発
生した磁束は、磁気抵抗の小さな部分を選んで流れるよ
うになる。即ち、上記のような応力を生じさせる方向の
トルクＴ（図５の矢印方向）が作用すると、励振コイル
１５に発生した磁束は、第１の磁気抵抗部Ｒ１、一方の
検出コア１３、円筒ヨーク２における一方の検出コア１
３と他方の検出コア１４との間（第５の磁気抵抗部Ｒ
５：円筒ヨーク２）、他方の検出コア１４及び第４の磁
気抵抗部Ｒ４を通ることになる。即ち、検出コア１３、
１４に磁束が流れ込むことになり、検出コイル１６に電
圧が誘起されることになる。

【００４３】また、図５の矢印で示す方向とは反対の方
向にトルクＴが作用した場合には、上記と全く反対の応
力状態になる。従って、励振コイル１５に発生した磁束
は、第３の磁気抵抗部Ｒ３、他方の検出コア１４、第５
の磁気抵抗部Ｒ５（円筒ヨーク２）、一方の検出コア１
３及び第２の磁気抵抗部Ｒ２を通ることになる。この場
合も、検出コア１３、１４に磁束が流れ込むことになる
ので、検出コイル１６に電圧が誘起することになる。

【００４４】この電圧は、上述した応力の大きさ、即ち
トルクＴの大きさと一定の関係がある。従って、検出コ
イル１６に誘起される電圧を測定することによって、シ
ャフトＳに作用するトルクＴを検出することができる。
その場合、トルクセンサＴＳに対してシャフトＳが回転
していたり、軸線Ｃ方向に移動していたりするような状
態でも、トルクＴの検出が可能である。また、トルクＴ
の方向は、発振器６１から励振コイル１５に出力される
電圧の位相と、アンプ６２から出力される電圧の位相と
の違いを位相検波器６３で検出することによって、判断
することができる。

【００４５】なお、検出コイル１６に誘起される出力電
圧Ｖｏは、比透磁率μ、応力σ、トルクＴと、次ぎの式
（数１〜３）で示す関係がある。

【００４６】

【数１】Ｖｏ＝Κμ（μ１−μ２）

【数２】Ｖｏ＝Κσ（σ１−σ２）

【数３】Ｖｏ＝αｔ・Ｔ 上式において、Κμは出力電圧の比透磁率に対する感度
（Ｖ）、μ１，μ２は引張・圧縮方向の比透磁率
（−）、Κσは出力電圧の応力の差に対する感度（Ｖ／
Ｐａ）、σ１，σ２は引張・圧縮応力（Ｐａ）、αｔは
トルク感度（Ｖ／（Ｎ・ｍ））、Ｔはトルク（Ｎ・ｍ）
である。

【００４７】また、上述のようなトルクＴは、所定の時
間間隔をおいて測定することになる。そして、そのトル
クＴの測定の合間に、脱磁コイル３に所定の周波数の電
流を流すことによって、シャフトＳの脱磁をすることが
できる。このような脱磁をすることによって、トルクＴ
と、検出コイル１６に生じる出力電圧Ｖｏとの関係が安
定し、一定の関係で表示できるようになる。従って、ト
ルクＴの検出精度が向上すると共に、出力電圧Ｖｏから
トルクＴへの換算が容易になる。しかも、所定のトルク
Ｔに対する出力電圧Ｖｏの出力値が大きくなる。即ちト
ルク感度αｔが大きくなるので、トルクＴの検出精度を
より向上させることができる。

【００４８】更に、脱磁コイル３によって生じた磁束
は、シャフトＳ、脱磁ヨーク４における一方の端面部４
２、円筒部４１、他方の端面部４３からなる閉回路を流
れることになる。従って、きわめて効率良くシャフトＳ
の脱磁ができる。しかも、トルクセンサＴＳに対してシ
ャフトＳが回転していたり、軸線Ｃ方向に移動していた
りするような場合でも、シャフトＳの脱磁をすることが
できる。

【００４９】そして更に、トルク検出極１０をシャフト
Ｓの軸線Ｃに対して対称となる位置に配置しているの
で、これらの対称位置にある検出コイル１６からの出力
電圧を検出することにより、各トルク検出極１０におけ
る励振コア１１、１２及び検出コア１３、１４の先端面
１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａとシャフトＳの外周面
Ｓａとの間のギャップｇの変動による影響を除去するこ
とができる。

【００５０】更にまた、励振ヨーク及び検出ヨークを円
筒ヨーク２によって一体に形成しているので、部品点数
の低減を図ることができる。しかも、この円筒ヨーク２
は、複数のトルク検出極１０を設置する上でも有効であ
る。即ち、円筒ヨーク２を設けることにより、複数のト
ルク検出極１０をシャフトＳの周囲に容易に設置するこ
とができる。

【００５１】一方、例えば自動車のステアリングシャフ
トのトルクＴを測定する際には、このステアリングシャ
フトの周囲にトルクセンサＴＳを嵌合し、同トルクセン
サＴＳを車体側の部材に取り付けるだけでよい。このた
め、最小限の設計変更によりステアリングシャフトに作
用するトルクＴを検出することができるようになる。従
って、市場の要求により、例えばパワーステアリングを
装備するような場合でも、その際のコストを最小限に抑
えることができる。なお、ステアリングシャフトのトル
クＴは、電動や油圧等のパワーステアリングを装備した
場合に、アシスト制御用のデータとして使われることに
なる。

【００５２】そして、トルクセンサＴＳがステアリング
シャフトに対して非接触であることから耐久性に関して
全く問題がないので、パワーステアリングにおける信頼
性の向上を図ることができる。しかも、トルクセンサＴ
Ｓを部品点数の少ない小型のもので構成することができ
るので、自動車のステアリングシャフトにも容易に取り
付けることができる。

【００５３】次に、上記実施例で示したトルクセンサＴ
Ｓの実験例を図７〜図１３を参照して説明する。実験に
用いた励振コア１１、１２、検出コア１３、１４、円筒
ヨーク２、脱磁ヨーク４は、１％ケイ素鋼である。励振
コイル１５は、７００回巻×２個、検出コイル１６は、
６００回巻×２個、脱磁コイル３は、３００回巻×２個
とした。

【００５４】シャフトＳは、炭素含有量が０．２５％以
下の低炭素鋼を冷間引抜により円筒状に形成したもので
あり、具体的には機械構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫＭ１３Ｂ
を用いている。このＳＴＫＭ１３Ｂの鉄以外の含有量
は、表１の通りである。また、シャフトＳは、直径が２
５．４ｍｍ、厚さが２．３ｍｍである。なお、脱磁ヨー
ク４の直径（＝円筒部４１の外径）が９１ｍｍであり、
同脱磁ヨーク４の軸方向の長さ（端面部４２、４３の外
側面間の距離）が４８ｍｍである。

【００５５】

【表１】 また、実験条件を表２に示した。

【００５６】

【表２】 トルク検出極１０は、シャフトＳの真上の１極のみを用
い、入力電流１０ｍＡ、励磁周波数１ｋＨｚの正弦波
を、発振器６１から励振コイル１５に常時入力し、シャ
フトＳの周方向に常時励磁した。

【００５７】図７は、シャフトＳに加えた脱磁磁界の概
念波形を示したものである。これは、図示しない脱磁装
置によって、周波数６０Ｈｚの正弦波の振幅が立上り時
間１秒、減衰時間６．５秒の線形減衰の三角波状に変調
された磁界であり、励振コア１１、１２による励振磁界
と同時にシャフトＳに加えている。脱磁磁界の最大値は
１．２ｋＡ／ｍとした。尚、線形減衰に限らず指数減衰
でも良い。

【００５８】図８は、シャフトＳの直流ヒステリシスル
ープ（実験結果）を示したものである。本シャフトＳの
保磁力は０．１７ｋＡ／ｍであった。図９は、シャフト
Ｓの６０Ｈｚ、１ｋＨｚの交流常規磁化特性（実験結
果）を示したものである。一般的に交流脱磁に必要な磁
界は、保磁力の２〜１０倍である。今回の脱磁は、商用
周波数の６０Ｈｚを用いて行った。脱磁磁界の最大値
は、１．２ｋＡ／ｍとし、保磁力の７．１倍であり、十
分にシャフトＳの脱磁が行える値とした。また、励振コ
ア１１、１２による１ｋＨｚの励振磁界の最大値は、ギ
ャップｇ＝０μｍにおいて、０．１３ｋＡ／ｍとなり、
保磁力以内である。ただし、ギャップｇは、励振コア１
１、１２及び検出コア１３、１４の各先端面１１ａ、１
２ａ、１３ａ、１４ａと、シャフトＳの外周面Ｓａとの
間の半径方向（図３のＸ方向）の寸法である。

【００５９】次に、上述した磁歪式のトルクセンサＴＳ
の適応性について実験結果を参照しながら説明する。ま
ず、特性評価法について説明する。図１０には、トルク
Ｔに対する出力電圧Ｖｏの概念図を示した。出力電圧−
トルク特性の評価方法として、トルク感度αｔ、ヒステ
リシスεｈを用いた。トルク感度αｔは、次に示す数４
の式で表され、出力電圧Ｖｏの最大値と最小値を結ぶ直
線の傾きで示し、値が大きいほど良い特性である。ま
た、ヒステリシスεｈは、数５の式で表され、特性全体
の出力電圧差と、出力電圧−トルク特性のヒステリシス
による出力電圧差の最大値との割合で示し、値が低いほ
ど良い特性である。

【００６０】

【数４】αｔ＝Ｖｓ／Ｔｓ

【数５】εｈ＝（Ｖｈmax／Ｖｓ）×１００％ 上記式において、Ｖｓは最大出力電圧差（Ｖ）、Ｔｓは
最大印加トルク（＝９８Ｎ・ｍ）、Ｖｈはあるトルクに
おける出力電圧差（Ｖ）、ＶｈmaxはＶｈの最大値
（Ｖ）である。

【００６１】次に、上記評価方法を用いて、今回の実験
結果について考察する。図１１は、ギャップｇ＝０μｍ
における脱磁の有無のトルクＴに対する出力電圧Ｖｏの
特性（実験結果）を示したものである。脱磁コイル３に
よる脱磁の有無に関わらず、ヒステリシスεｈはトルク
Ｔの変化の一周期に対し反時計回りの特性となった。脱
磁を行うことにより、ヒステリシスεｈが大幅に減少
し、出力電圧Ｖｏの最大値も増加した。

【００６２】表３に、脱磁の有無におけるトルク感度α
ｔ、ヒステリシスεｈの比較をまとめた。脱磁を行うこ
とにより、トルク感度αｔは、２．３７倍に増加し、ヒ
ステリシスεｈは、１／１４倍へと大幅に減少した。そ
のため、溝掘等の加工の施していないシャフトＳにおい
て、脱磁を行うことにより、トルクＴを精度良くかつ簡
単に測定できることがわかる。

【００６３】

【表３】 図１２は、脱磁有りの場合において、ギャップｇをパラ
メータとして変化させた際のトルクＴに対する出力電圧
Ｖｏの特性（実験結果）を示したものである。ギャップ
ｇ＝２５０μｍ時の特性は、ギャップｇ＝０μｍと比較
して大幅に出力電圧Ｖｏの最大値が減少したものの、ト
ルクＴに対して線形な出力が可能であった。即ち、シャ
フトＳを脱磁する場合には、ギャップｇが増加しても、
トルクＴと出力電圧Ｖｏの直線関係が保たれることがわ
かった。

【００６４】図１３は、脱磁有りの場合において、ギャ
ップｇに対する、トルク感度αｔ、ヒステリシスεｈ、
ヒステリシスによる出力電圧差Ｖｈについて、その実験
結果をまとめたものである。トルク感度αｔは、ギャッ
プｇの増加と共に減少し、ギャップ２５０μｍにおいて
１６．０ｍＶ／（Ｎ・ｍ）となり、ギャップｇ＝０μｍ
の１／７．８１倍に減少した。また、ギャップｇ＝２５
０μｍ付近で飽和傾向を示した。ヒステリシスεｈは、
ギャップｇ＝１８７．５μｍにおいて最小値の１．６２
％となり、ギャップ１８７．５μｍ以内においては、約
４％以内となった。ギャップｇ＝２５０μｍでのヒステ
リシスεｈは、７．２８％と大きい値となった。

【００６５】以上、実施例、実験例によって、トルクセ
ンサＴＳの構成、シャフトＳについての脱磁の有効性、
が明らかになった。そして、これらをまとめると次のよ
うになる。

【００６６】（１）トルクセンサＴＳの構成としては、
ギャップ補償が行えるよう４極分ある励振コア１１、１
２及び検出コア１３、１４の構造のものを示した。ま
た、脱磁の磁束は、センサ部の外周を回るように流れ、
さらに脱磁コイル３がシャフトＳを囲む形状のため、シ
ャフトＳが回転している状態においても、シャフトＳに
おけるトルク（応力、比透磁率）測定位置の脱磁が可能
である。

【００６７】（２）シャフトＳについて脱磁を行うこと
により、トルク感度αｔは２．３７倍に増加し、ヒステ
リシスεｈは１／１４倍へと大幅に減少した。従って、
シャフトＳの脱磁を行うことにより、トルクＴを精度良
くかつ容易に測定することができることが確認できた。

【００６８】（３）ギャップｇを増加させることにより
トルク感度αｔは減少した。ギャップｇ＝２５０μｍに
おいてもトルクＴの検出は可能であり、ヒステリシスε
ｈはギャップｇ＝１８７．５μｍ以内において、約４％
以内と良好な特性となったが、ギャップｇにより出力電
圧Ｖｏが変化する。ただし、この出力電圧Ｖｏの変化
は、上述したギャップ補償により、解決することができ
る。

【００６９】（４）シャフトＳの脱磁については、立上
り時間１秒、減衰時間６．５秒の合計７．５秒の時間を
要しているが、脱磁磁界の周波数、脱磁磁界の強さ、脱
磁磁界の立上り波形や減衰波形の包絡線の形状等を検討
することによって、脱磁をきわめて短時間で行うことが
できるように改善することができる。即ち、パワーステ
アリングのアシスト制御を目的としてトルクセンサＴＳ
を使用する場合でも、そのトルクを測定する所定の時間
間隔以内でステアリングシャフトの脱磁を行うことが可
能である。

【００７０】以上、本トルクセンサＴＳは、低炭素鋼の
シャフトＳを用い、特にシャフトＳの脱磁を行うことに
より、シャフトＳに対して非接触の状態で、そのシャフ
トＳに作用するトルクＴを精度良くかつ簡単に測定する
ことができることが明らかになった。

【００７１】なお、上記実施例においては、励振コア１
１、１２をシャフトＳの周方向に配置し、検出コア１
３、１４をシャフトＳの軸線Ｃ方向に配置するように構
成したが、励振コア１１、１２をシャフトＳの軸線Ｃ方
向に配置し、検出コア１３、１４をシャフトＳの周方向
に配置してもよい。そして、この場合も、上記脱磁コイ
ル３等によりシャフトＳの脱磁を行うことができる。

【００７２】また、脱磁コイル３を各端面部４２、４３
の内側面に密着するように２つ設けたが、図１４に示す
ように、ボビン３０ａを介して円筒ヨーク２の外周面を
囲むように巻回する脱磁コイル３０で構成してもよい。
この場合、ボビン３０ａが円筒部４１と円筒ヨーク２と
の間の円筒状のスペーサを兼ねたものとなる。従って、
図１４に示すトルクセンサＴＳは、上記実施例に示した
ものに対して、２つの脱磁コイル３及びボビン３ａに相
当する分だけ小型化を図ることができる。

【００７３】更に、シャフトＳを円筒状のもの、即ち中
空状のもので構成したが、このシャフトＳは、円柱状の
もの、即ち中実状のもので構成してもよい。

【００７４】また、シャフトＳは低炭素鋼で構成した
が、これに限らず正の磁歪定数をもつ材料で構成されて
いれば良い。

【００７５】

【発明の効果】請求項１に係る発明においては、トルク
（Ｔ）の測定対象であるシャフト（Ｓ）を脱磁ヨーク
（４）の各端面部（４２、４３）の部分を通すように挿
入すれば、励振コア（１１、１２）及び検出コア（１
３、１４）の先端面（１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４
ａ）がシャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）に対向した状態
になり、シャフト（Ｓ）のトルク（Ｔ）を検出すること
ができる状態になる。従って、シャフト（Ｓ）に何らの
加工も施す必要がないので、即座にトルクを検出するこ
とができる。

【００７６】トルク（Ｔ）を検出する際には、励振コイ
ル（１５）に所定の周波数の例えば正弦波の電流を供給
する。この際、シャフト（Ｓ）にトルク（Ｔ）が作用し
ていなければ、励振コイル（１５）で発生した磁束は、
例えば一方の励振コア（１１）からシャフト（Ｓ）の外
周面（Ｓａ）の部分、他方の励振コア（１２）及び励振
ヨークを通って再び一方の励振コア（１１）に戻る閉回
路を流れることになり、検出コア（１３、１４）の検出
コイル（１６）に電圧を誘起させることがない。

【００７７】即ち、一方の励振コア（１１）と他方の励
振コア（１２）との間に一対の検出コア（１３、１４）
が配置された状態になっていることから、シャフト
（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分には、一方の励振コア
（１１）、一方の検出コア（１３）及び他方の励振コア
（１２）の各位置を通る第１の磁路（Ｓａ１）と、一方
の励振コア（１１）、他方の検出コア（１４）、他方の
励振コア（１２）の各位置を通る第２の磁路（Ｓａ２）
とが存在する。そして、シャフト（Ｓ）にトルク（Ｔ）
が作用していないときには、第１の磁路（Ｓａ１）及び
第２の磁路（Ｓａ２）の各磁気抵抗が等しいために、各
検出コア（１３、１４）に磁束が流入することがなく、
よって検出コイル（１６）に電圧が誘起させることがな
い。

【００７８】一方、シャフト（Ｓ）にトルク（Ｔ）が作
用すると、シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分に
は、軸線（Ｃ）に対して４５度の方向に引張又は圧縮の
応力が発生する。即ち、軸線（Ｃ）に対して例えば＋４
５度の角度（θ）方向に引張応力が発生するとすれば、
−４５度の角度（θ）方向には圧縮応力が発生すること
になる。このため、例えば第１の磁路（Ｓａ１）におけ
る一方の励振コア（１１）と一方の検出コア（１３）と
の間（第１の磁気抵抗部（Ｒ１））に引張応力が発生す
るとすれば、一方の検出コア（１３）と他方の励振コア
（１２）との間（第２の磁気抵抗部（Ｒ２））には圧縮
応力が発生し、一方の励振コア（１１）と他方の検出コ
ア（１４）との間（第３の磁気抵抗部（Ｒ３））には圧
縮応力が発生し、他方の検出コア（１４）と他方の励振
コア（１２）との間（第４の磁気抵抗部（Ｒ４））には
引張応力が発生することになる。

【００７９】シャフト（Ｓ）として例えば低炭素鋼のよ
うな磁歪定数が正の材料を用いれば、引張応力が作用す
る部分では比透磁率が増加して磁気抵抗が減少し、圧縮
応力が作用する部分では比透磁率が減少して磁気抵抗が
増加することになることから、上記のような応力状態に
なると、シャフト（Ｓ）における第１及び第４の磁気抵
抗部（Ｒ１、Ｒ４）では磁気抵抗が小さくなり、第２及
び第３の磁気抵抗部（Ｒ２、Ｒ３）では磁気抵抗が大き
くなる。このため、磁束は、第１の磁気抵抗部（Ｒ
１）、一方の検出コア（１３）、検出ヨーク、他方の検
出コア（１４）及び第４の磁気抵抗部（Ｒ４）を通るこ
とになる。即ち、各検出コア（１３、１４）に磁束が流
れ込むことになり、検出コイル（１６）に電圧が誘起さ
れることになる。

【００８０】この電圧は、上記応力の大きさ、即ちトル
ク（Ｔ）の大きさと一定の関係がある。従って、検出コ
イル（１６）に誘起される電圧を測定することによっ
て、シャフト（Ｓ）に作用するトルク（Ｔ）を検出する
ことができる。その場合、励振コア（１１、１２）や検
出コア（１３、１４）に対してシャフト（Ｓ）が回転し
ていたり、軸線（Ｃ）方向に移動していたりするような
状態でも、トルク（Ｔ）の検出が可能である。

【００８１】また、上述のようなトルク（Ｔ）は、所定
の時間間隔をおいて測定することになるが、その測定の
間に脱磁コイル（３）に所定の周波数の電流を流すこと
によって、シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）部分の脱磁
をすることができる。このような脱磁することによっ
て、トルク（Ｔ）と、検出コア（１３、１４）に生じる
出力電圧（Ｖｏ）との関係が安定し、一定の関係が得ら
れるようになるので、トルク（Ｔ）の検出精度が向上す
ると共に、出力電圧（Ｖｏ）からトルク（Ｔ）への換算
が容易になる。しかも、所定のトルク（Ｔ）に対する電
圧（Ｖｏ）の出力値が大きくなるので、即ちトルク感度
（αｔ）が大きくなるので、トルク（Ｔ）の検出精度を
より向上させることができる。

【００８２】更に、脱磁コイル（３）によって生じた磁
束は、シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分、脱磁ヨ
ーク（４）における一方の端面部（４２）、円筒部（４
１）、他方の端面部（４３）からなる閉回路を流れるこ
とになる。従って、きわめて効率良くシャフト（Ｓ）の
脱磁をすることができる。しかも、トルクセンサに対し
てシャフト（Ｓ）が回転していたり、軸線（Ｃ）方向に
移動していたりするような場合でも、シャフト（Ｓ）の
脱磁をすることができる。

【００８３】請求項２記載の発明においては、トルク検
出極（１０）をシャフト（Ｓ）の軸線（Ｃ）に対して対
称となる位置に配置しているので、これらの対称位置に
ある検出コイル（１６）からの出力電圧（Ｖｏ）を検出
することにより、各トルク検出極（１０）における励振
コア（１１、１２）及び検出コア（１３、１４）の先端
面（１１ａ、１２ａ、１３ａ、１４ａ）とシャフト
（Ｓ）の外周面（Ｓａ）との間のギャップ（ｇ）の変動
による影響を除去することができる。

【００８４】請求項３記載の発明においては、励振ヨー
ク及び検出ヨークを円筒ヨーク（２）として一体に形成
しているので、部品点数の低減を図ることができる。し
かも、複数のトルク検出極（１０）を容易に構成するこ
とができるという利点がある。

【００８５】請求項４記載の発明においては、ステアリ
ングシャフト（Ｓ）の周囲にトルクセンサを嵌合するだ
けで、ステアリングシャフト（Ｓ）にかかるトルク
（Ｔ）を検出することができる。このため、最小限の設
計変更によりハンドルに作用するトルク（Ｔ）を検出す
ることができる。従って、市場の要求を満足する製品を
最小限のコストで提供することができる。なお、例えば
自動車におけるステアリングシャフトのトルク検出値
は、電動や油圧等のパワーステアリングを装備した際
に、アシスト制御のためのデータとして使用されことに
なる。

【００８６】また、トルクセンサが非接触であることか
ら耐久性に全く問題がなく、パワーステアリングにおけ
る信頼性の向上を図ることができる。しかも、トルクセ
ンサを部品点数の少ない小型のもので構成することがで
きることから、自動車におけるステアリングシャフトの
トルク（Ｔ）検出にきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例として示したトルクセンサ
の斜視図である。

【図２】同トルクセンサにおける軸線に直交する方向の
断面図である。

【図３】同トルクセンサにおける軸線に沿う方向の断面
図であって、検出コア及び脱磁コイルの部分を示す断面
図である。

【図４】同トルクセンサにおける軸線に沿う方向の断面
図であって、励振コア及び脱磁コイルの部分を示す断面
図である。

【図５】同トルクセンサにおける励振コア及び検出コア
を示す平面図である。

【図６】同トルクセンサのトルク測定装置を示すブロッ
ク図である。

【図７】同トルクセンサの実験例で示した図であって、
シャフトに加えた脱磁磁界の概念波形を示す図である。

【図８】同トルクセンサの実験例で示した図であって、
シャフトを磁化させた際のヒステリシスループ（実験結
果）を示す図である。

【図９】同トルクセンサの実験例で示した図であって、
シャフトについての交流常規磁化特性（実験結果）を示
す図である。

【図１０】同トルクセンサの実験例で示した図であっ
て、トルクＴに対する出力電圧Ｖｏの概念図である。

【図１１】同トルクセンサの実験例で示した図であっ
て、ギャップｇ＝０μｍにおける脱磁の有無のトルクＴ
に対する出力電圧Ｖｏの特性（実験結果）を示す図であ
る。

【図１２】同トルクセンサの実験例で示した図であっ
て、ギャップｇをパラメータとして変化させた際のトル
クＴに対する出力電圧Ｖｏの特性（実験結果）を示す図
である。

【図１３】同トルクセンサの実験例で示した図であっ
て、ギャップｇに対する、トルク感度αｔ、ヒステリシ
スεｈ、ヒステリシスによる出力電圧差Ｖｈについての
実験結果を示す図である。

【図１４】同トルクセンサにおける脱磁コイルの他の例
を示す断面図である。

【符号の説明】

１０ トルク検出極 １１、１２ 励振コア １１ａ、１２ａ 先端面 １３、１４ 検出コア １３ａ、１４ａ 先端面 １５ 励振コイル １６ 検出コイル ２ 円筒ヨーク（励振ヨーク、検出ヨーク） ３ 脱磁コイル ４ 脱磁ヨーク ４１ 円筒部 ４２、４３ 端面部 Ｃ 軸線 Ｌ１ 周方向線（一方の方向の線） Ｌ２ 傾斜線 Ｐ２ 交点部 Ｓ シャフト Ｓａ 外周面 ＴＳ トルクセンサ θ 角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂野 一成 長野県長野市栗田715−40 東邦ハイツ栗 田307号室 (72)発明者 村松 宏行 静岡県湖西市鷲津2028番地 富士機工株式 会社鷲津工場内 Ｆターム(参考） 2F051 AA01 AB05 BA03 3D033 CA28 DB05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸線（Ｃ）に対して同心円状の外周面
   （Ｓａ）を有するシャフト（Ｓ）にかかる前記軸線
   （Ｃ）回りのトルク（Ｔ）を検出するためのトルクセン
   サであって、 前記シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）における軸線
   （Ｃ）方向及び周方向のいずれか一方の方向に所定の間
   隔をおいて配置され、先端面（１１ａ、１２ａ）をシャ
   フト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）に対向させるようにして同
   外周面（Ｓａ）から半径方向外側に延在するように設け
   られた一対の励振コア（１１、１２）と、 これらの励振コア（１１、１２）の基端部を連結する励
   振ヨークと、 前記励振コア（１１、１２）に巻回された励振コイル
   （１５）と、 前記シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）における前記一対
   の励振コア（１１、１２）を結ぶ線（Ｌ１）を挟んでそ
   の両側に配置され、かつ前記外周面（Ｓａ）に沿って各
   励振コア（１１、１２）の位置から前記線（Ｌ１）に対
   して直交する線上（Ｃ）に配置された一対の検出コア
   （１３、１４）と、 これらの検出コア（１３、１４）の基端部を連結する検
   出ヨークと、 前記検出コア（１３、１４）に巻回された検出コイル
   （１６）と、 前記シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）を囲むように巻回
   された脱磁コイル（３）と、 前記シャフト（Ｓ）に対してその外周面（Ｓａ）から所
   定の間隔を隔てて同心円状に配置される円筒部（４１）
   及びこの円筒部（４１）の軸線（Ｃ）方向の各端部から
   シャフト（Ｓ）の外周面（Ｓａ）に対向するように延び
   る一対の端面部（４２、４３）を有し、前記シャフト
   （Ｓ）の外周面（Ｓａ）の部分、一方の端面部（４
   ２）、円筒部（４１）及び他方の端面部（４３）によっ
   て前記脱磁コイル（３）で発生する磁束の閉回路を構成
   する脱磁ヨーク（４）とを備えていることを特徴とする
   トルクセンサ。
2. 【請求項２】 一対の励振コア（１１、１２）、励振ヨ
   ーク、励振コイル（１５）、一対の検出コア（１３、１
   ４）、検出ヨーク、検出コイル（１６）を備えたトルク
   検出極（１０）を、シャフト（Ｓ）の軸線（Ｃ）に対し
   て対称となる位置に少なくとも一対設けるように構成し
   たことを特徴とする請求項１記載のトルクセンサ。
3. 【請求項３】 励振ヨーク及び検出ヨークは、シャフト
   （Ｓ）に同心円状に配置される円筒ヨーク（２）によっ
   て一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は
   ２記載のトルクセンサ。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３記載のトルクセンサ
   における被測定体としてのシャフト（Ｓ）としてステア
   リングシャフトを用い、このステアリングシャフトのト
   ルク（Ｔ）を検出するように構成したことを特徴とする
   ステアリングシャフトのトルク検出装置。