JP2003523501A - トルク兼速度センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転式シャフト内のトルクによって磁場を放射する種類の磁気ベースのトルク変換器は、速度および／または位置の測定値を提供するために、さもなければ一定の磁場を撹乱する手段を備えている。シャフト（１２０）の一体部分を形成する磁気弾性の周方向磁化変換器素子（１２２）は、隣接するへこみ（１２４、１２６）または突起（１０２ａ、１０２ｂ）もしくは磁気素子（１０２ｅ）のリングを備えて、検出器（１３６）によって検知された放射磁束を変調するようにしてもよい。単一の撹乱要素または上記要素のリングを設けてもよい。後者の場合は、２つの検出器（１４０、１４２）を１／２ピッチの位相差だけずらして設けてもよい。検出器の信号を組み合わせてトルクと速度の出力を提供する。また、同一の磁場撹乱技術を適用可能な長手方向および半径方向間隔配置磁化の実施例も記載される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、トルクの検知に使用されるトルク変換器の構成と、その構成を組み
込んだセンサシステムに関する。本発明は特に、限定するわけではないが、回転
式シャフトの速度および／または角位置の検知に関する。

【０００２】 本発明は特に、磁気弾性材料から成り、周方向に磁化され、つまり円環形、例
えば円形の、円環のまわりに閉ループの形で磁化された変換器素子に関して説明
する。しかしながら、本発明は、トルク依存性または力依存性の測定磁束の発生
に必ずしも磁気弾性の現象を利用する必要のない他の磁気ベースの変換器素子に
、より広く適用できる。素子の、このより一般的なクラスの例は、本明細書で「
長手方向磁化」および「半径方向間隔配置磁化」と呼ばれるものである。

【０００３】 長手方向磁化は、例えばトルク伝達シャフト上に磁化の環を提供するものであ
って、磁化は一定の長さにわたってその表面で軸方向に延び、シャフト内に閉ル
ープの磁束を提供する働きがある。これは、磁束のトーラスとして思い描くこと
ができる。この磁束のトーラスはトルクによって歪められて、磁場のトルク依存
性の接線方向成分、すなわち半径方向に垂直な成分を提供する。

【０００４】 半径方向間隔配置磁化は特に、円板軸のまわりのトルクを受ける円板状部品に
適用可能である。円板状部品は比較的短い軸方向厚さを持ち、例えば最も通常的
な形は円形で、極端な場合は隣接する２つの半径方向に間隔をあけた円環ゾーン
を有する。一対の間隔をあけたゾーンはそれぞれ、軸方向に長手方向に磁化され
るか、軸のまわりに閉ループの形で周方向に磁化される。それぞれの場合に、ト
ルク依存性磁場が、３つのゾーンに対して周方向に生成される、つまり、半径方
向に対して接線方向または垂直な磁場成分である。長手方向磁化と半径方向間隔
配置磁化に基づく変換器素子はまた、付加トルクゼロにおいてゼロとなる出力測
定磁場を提供する。

【０００５】 長手方向磁化と、半径方向間隔配置磁化とを以下に更に説明する。すでに述べ
たように、本発明を特に、トルクの測定に適用されるような既知の技術の周方向
磁化変換器技術に関して説明する。

【０００６】 （関連技術の背景） 磁気弾性材料のリングまたはトーラス形の変換器素子が、その長手軸のまわり
を回転するシャフトと共に回転するように固定される磁気弾性トルクセンサにつ
いて説明した。リングは周方向に磁化され、シャフトからリングに伝達されるト
ルクによって、リングはそのトルクに比例する外部磁束を放射する。外部磁束は
ゼロトルクでは本質的にゼロである。センサはまた、変換器リングに隣接して非
接触式に取り付けられる一つ以上の磁場検知デバイスのアセンブリを備え、放射
した磁束に応答するようになっている。この形式のリング変換器素子の例は、米
国特許第5,351,555 号、第5,465,625 号および第5,520,059 号（すべてGarsheli
s の名前の特許で、Magnetoelastic Devices, Inc.に譲渡されている）に開示さ
れている。特許第5,520,059 号はまた、周方向磁化の２つ以上のゾーン（隣接す
るゾーンは反対極性を持つ）を使用する変換器素子と、変換器素子の中に周方向
磁場を確立するための手段とを開示している。リングタイプの変換器素子を使用
する一つの利点は、それをシャフトにしっかり取り付けることによって、シャフ
ト内に発生するトルクがリングに確実に伝達されるようにするニーズと、付帯す
る複雑さ、およびこの目的に対する特別対策のコストにある。

【０００７】 トルク変換器素子に対する別の提案は、それを回転シャフトの一体または単体
部分として提供することで、これについては、１９９９年３月１１日出願の、WO
99/56099号によって公開された国際特許出願PCT/GB99/00736号に記載されている
。周方向磁場は、先に述べた特別対策に対する必要なしに磁気弾性特性を示す材
料から成るシャフトの一部の中で確立される。

【０００８】 一体の変換器素子を組み込んだシャフトの例を、添付図面の図１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄに示す。

【０００９】 図１ａは、磁気弾性を示す材料から成り、周方向に磁化された部分１２を有す
るムクのシャフト１０を示す。部分１２は説明を明瞭にするために影を付けてあ
る。それはシャフトの残部と一体、つまり、少なくともシャフトの隣接部分と同
質である。矢印Ｍは周方向磁化の方向を示す。２つの反対の磁化極性が可能なこ
とは言うまでもない。シャフト１０はその長手方向軸Ａ−Ａのまわりに回転可能
である。トルクが存在しないときは、周方向磁場は部分１２の中に納まっている
。非接触センサ１４（希望に応じて配置される一つ以上のセンサデバイスのアセ
ンブリを概略的に示す）は、部分１２によって提供される変換器素子に非接触的
に隣接して取り付けられる。それは、トルクの存在しないときは磁場を検出しな
い。シャフトがその軸Ａ−Ａのまわりに回されると、結果としてのトルクが、そ
のトルクに比例して変換器素子から磁場を放射する。かくして、センサ１４の出
力はトルクの大きさを提供し、信号処理回路１６によって処理されて、検知トル
クを表す信号Ｔを作り出す。周方向に磁化された磁気弾性変換器素子の動作の一
般的に容認された理論は、トルクによって内部磁場が歪んで、素子の一方の側１
８が例えば北極を提供し、他方の側１９が南極を提供するということである。そ
の極性はトルクの極性に依存する。外部磁束のリンクは、外部検知デバイスによ
って検知可能な磁極の間で確立される。

【００１０】 各種タイプの検知デバイスが使用可能で、例えば、ホール効果デバイス、磁気
抵抗デバイス、磁力計、およびその飽和点が外部磁場の関数である可飽和誘導子
などの磁場検知素子である。可飽和誘導子タイプの回路の例は、WO98/52063とし
て公開された国際特許出願PCT/GB98/01357号に開示される。

【００１１】 図１ｂは図１ａの構成の一変形で、この場合、回転式シャフト１０は、それぞ
れ反対極性の２つの周方向磁化部分２０、２２を備えている。それらは隣接また
は密接しているが、間隔があいている。センサ構成２４は、変換器素子２０、２
２によって放射されたそれぞれの磁場に反応するデバイスを含む。上記の構成は
、シャフトが使用される環境で、アースの場等の外部磁場を補償する場合に使用
してもよい。多重周方向磁場を使用する別の例を図１ｃに示す。この場合は、３
つの隣接する周方向磁化ゾーン２６、２８、３０が回転式シャフト１０に適用さ
れる。内部領域２８は変換器素子として働き、内部変換器素子２８からのトルク
依存性磁束の放射を高める保護ゾーンとして働く反対極性の領域２６、３０と境
界を接している。言うまでもなく、図１ｂと１ｃでは多重周方向磁化領域の境界
を示すラインは概念的なもので、説明を明瞭にするために設けた。

【００１２】 図１ｄは別の実施例を示し、この場合、シャフト３４は機械加工、鋳造その他
の方法によって成形され、シャフトプロフィール３８の残部を越えて突出する一
体の環状ゾーン３６を備えている。この環状ゾーン３６は周方向に磁化（Ｍ）さ
れて変換器素子を提供する。環状ゾーンは従って、切取り３７によって示すよう
にムクのシャフトと一体であり、シャフトの磁気弾性材料と同質である。変換器
素子の盛上がったプロフィールは、非接触センサ構成１４によって検知するため
に、トルク依存性磁束の放射を高める側面３９、４０（傾斜面でもよい）を持つ
。

【００１３】 簡単のために、図１ｄに示すプロフィール形状の種類は盛上りプロフィール形
状と呼んでもよく、また図１ａ〜１ｃの形状は平らなプロフィール形状と呼んで
もよい。

【００１４】 上記のすべての実施例１ａ〜１ｄは、前述の公開特許出願WO99/56099号に更に
詳しく説明されている。

【００１５】 上記の提案では、磁場センサデバイスからの出力信号は、一定トルクでは本質
的に一定である。磁場はシャフトの円周のまわりで実質的には変化しない。様々
な環境で、回転シャフトに対する回転速度データと、多分、位置データも提供す
るニーズが生じる。

【００１６】 この要求を満たす提案は、the Society of Automotive Engineers, Inc. によ
って１９９５年に発行されたSAE Technical Paper Series NO. 950536 のI. J.
Garshelis, C. R. ContoとW. S. Fiegelによる「回転シャフトの出力、トルクお
よび速度の非接触測定用の単一変換器」に記載されている。米国特許第5,708,21
6 号(Ivan J. Garshelis) を参照してもよい。上記の参照特許と論文の提案は、
分離リングタイプであるとして具体的に記載された磁気弾性変換器手段を備えた
速度検知の装備に関するものである。

【００１７】 （発明の概要） 本発明は、磁気ベースのトルクセンサ構成が適用される回転シャフトに対する
速度および／または位置データを獲得するための手段を提供する。これは、シャ
フトと一体の種類の一つ以上の周方向磁化変換器素子、上述の種類の周方向磁化
変換器素子、または上述の種類の半径方向間隔配置磁化変換器素子を使用しても
よい。本発明を、最初に周方向磁化一体式トルク変換器素子の種類の実施例に関
して更に説明する。

【００１８】 概して言えば、本発明の一局面では、特許請求の範囲１に記載のトルク変換器
構成が提供される。これは、特許請求の範囲２および３に記載の周方向磁化、特
許請求の範囲４に記載の長手方向磁化、または特許請求の範囲８に記載の半径方
向間隔配置磁化を使用して実行してもよい。別の局面では、本発明は、特許請求
の範囲２４または２９に記載のトルク変換器システムを提供する。

【００１９】好ましい周方向磁化の実施例の説明 最初に説明する実施例は、例えば図１ａに関して説明するような周方向に磁化
された単一変換器素子を想定している。説明を明瞭にするために、磁束強化対策
の装備、例えば図１ｃの保護リングは図示しない。これらの実施例では、周方向
磁化領域またはゾーンに手段を導入して、シャフトの回転につれて磁場に少なく
とも一つの撹乱を発生させる。これは様々な方法で実行できる。

【００２０】 図２ａは、トルク感応変換器素子を提供する周方向磁化Ｍの領域８２を有する
円柱形のムクのシャフト８０を示す。ここでは素子は平らなプロフィールの種類
である。シャフトはその長手軸のまわりに回転可能である。領域８２の、さもな
ければ滑らかな円周は、領域８２を通る図２ｂの断面で見られるように、滑らか
な円周を遮るへこみ８４を備えている。この成形構造が、シャフトの回転につれ
て、検出されるトルク依存性磁束に撹乱を提供する。図３ａと３ｂは、領域８２
の成形構造が、シャフトの回転につれて磁場の撹乱を発生させる突起８６である
ことを示す。

【００２１】 注意しなければならないのは、成形構造８４または８６が、磁化領域８２の軸
方向の全幅に延びる必要がないことである。もっとも、更に延びても差し支えな
い。

【００２２】 へこみ８４または突起８６の効果を、図４ａと４ｂにそれぞれ示す。シャフト
８０は回転しており、従ってトルクが加わっているものと想定する。図は、シャ
フトの完全な３６０°回転毎の、シャフト角θに対する外部検出可能磁場（磁束
）の変動を示す。磁場は、トルクに比例したレベルＦにある。成形構造の影響は
、レベルＦの中に、へこみに対しては下向のパルス８８、突起に対しては上向き
のパルス９０となる撹乱を発生させることである。これらの磁場パルスは従って
、センサデバイス構成の出力で再現される。これは、図１ａの単一磁場検知デバ
イス１４によって例示できる。

【００２３】 図５は、センサデバイス１４からの信号用の処理回路９２を示す。センサデバ
イス１４からの信号が処理されて、それぞれの成分を処理するユニット９４、９
６内で撹乱パルス成分８８または９０から磁束レベル成分Ｆを分離する。従って
、ユニット９４は、撹乱パルスを効果的に無視して、トルクを表す出力信号Ｔを
提供するように作動できるとともに、ユニット９６は、シャフトの回転につれて
逐次発生する撹乱パルスを検出、計時して、回転速度出力Ｓを提供するように作
動できる。この信号処理はアナログかデジタルのハードウェアで行なってもよい
し、完全にソフトウェアルーチンで実行してもよい。

【００２４】 次に、出力磁場の撹乱を発生させるための、より複雑な構成を考察することが
できる。特に、シャフトの回転毎に多数のパルスを発生させることが望ましいだ
ろう。

【００２５】 図６によれば、磁気弾性変換器素子によって放射される磁束に撹乱を誘起させ
るための各種の手段を示す。説明を簡単にするために、提案されるすべての対策
を単一のシャフトの中に示したが、言うまでもなく、図示の各対策は独立に使用
できる。ここで検討される提案のすべては、シャフトの円周のまわりに均等に配
列された複数の撹乱誘起用構造を提供する。かくして、一定回転速度では、速度
に比例した一定のパルスレートが発生する。

【００２６】 図６のシャフト１００は下記のセクションを示す。セクション１０２ａと１０
２ｂはそれぞれ、規則的な（周方向に等間隔の）突起のリングを示し、これらは
それぞれ、長方形と円形をなす。セクション１０２ｃと１０２ｄは逆に、それぞ
れ長方形と円形の規則的なへこみのリングを示す。リング状のへこみまたは突起
はすべて同一である。

【００２７】 別の可能性は、セクション１０２ｅで見られる能動磁極を組み込むことである
。ここで、交番の北極１０４と南極１０６のリングがシャフトの円周のまわりに
形成される。この磁極のリングは、変換器素子から放射する外部磁束を変調する
。磁極１０４、１０６は、シャフトに貼付された薄いテープ、例えば磁気テープ
のストリップ上に形成してもよい。個々の磁極１０４と１０６は半径方向の個々
のＮＳ磁石でもよいし、あるいは交互に、隣接する北（Ｎ）極と隣接する南（Ｓ
）極とを有する周方向に延びる磁石から形成してもよい。

【００２８】 図示するとともに以下に更に検討されるリング構造の種類を実行する別の方法
が図１４に見られるが、これについては後から更に説明する。

【００２９】 各種セクション１０２ａ〜１０２ｅの要素のリングは、たった一つではなく、
回転当りの多数の撹乱を提供する図２ａまたは図３ａの８２のような周方向磁化
領域内に配置してもよい。その他に、これらの要素のリングを、以下に説明する
本発明の実施例から見られるように、磁化変換器領域に隣接して配置されるよう
に貼付してもよい。

【００３０】 図６に示す対策は、速度測定技術の助けとなる１回転当りのより大きなパルス
レートという利点を持つ。また、パルスの数を数えることによって実際の位置が
測定できる、シャフトの実際の角位置を割出す手段を導くことも可能である。割
出の点は、例えば、突起のリングの中のへこみによってマーキングできるだろう
し、また逆に、規則的なへこみのリングの中に余分のへこみか突起をそれぞれ追
加することによって、および／またはシャフトの回転につれて位置ベースの割出
しを提供するために、突起、へこみ、または磁極のリングの個々の要素の位置決
めに不規則性や位置のずれを加えることによって、あるいはリングのより大きい
かより小さい要素によって振幅変動をもたらすことによってマーキングできるだ
ろう。

【００３１】 言うまでもなく、平らなプロフィールのシャフトに関して説明した技術は、図
１ｄで示した種類の盛上りプロフィールのシャフトの変換器素子内と、シャフト
に取り付けられた独立の変換器素子に対して同様に適用可能である。

【００３２】 図６に示す各種セクションを再び参照すると、リングの隣接する要素は、それ
らがへこみ、突起、磁石のいずれであろうと、円柱シャフト表面１０８の部分に
よって分離されているのが分かるだろう。かくして、図示の各セクションでは、
局部的に変更されたシャフト表面の部分と交互になった局部的に未変更のシャフ
ト表面の部分１０８が存在することが考えられる。これらのセクションは図２ａ
、２ｂと図３ａ、３ｂの８２などの、周方向磁化領域内に設けなければならない
ことを思い出せば、現在は、変更された表面によって構成されるシャフト円周の
割合は全円周の５０％を超えてはならないことが望ましい。これによって、未変
更のシャフト表面の少なくとも等しい円周が、トルク依存性磁束の放射のために
利用可能になる。

【００３３】 図７は、変換器素子領域で図６のセクション１０２ａ〜１０２ｅの一つを使用
することによって得られる代表的な出力を示す。外部磁場検知デバイス、例えば
デバイス１４からの出力は、シャフト回転速度を得るために処理可能な一連のパ
ルス１１０となる一方、検出される磁場の平均レベル１１２は、シャフトに加え
られたトルクを表す。シャフトの多くの用途で、回転速度はトルクと共に増加す
るであろうが、必ずしもそうとは限らない。増大する負荷を駆動する場合は、そ
の反対が真であることも十分あり得る。

【００３４】 周方向磁化領域内に速度指示用手段を設けるための代案として、その手段を、
変換器素子の軸方向に間隔をあけた側面の一方または両方に隣接して設けること
ができるが、これは、思い出せば、軸方向に間隔をあけたその側面に磁束放射用
の磁極（図１ａ）を備えている。これらの磁極隣接形状は、外部センサ構成によ
って検出される磁束を変調する。それらは、周方向磁場を含む領域の表面に実質
的には衝突しないことが望ましい。

【００３５】 図８ａと８ｂはこの例を示す。図８ａでは、磁気弾性材料から成るムクのシャ
フト１２０の周方向磁化領域１２２は、その両側に、間隔をあけたへこみのそれ
ぞれのリング１２４、１２６と境界を接する（説明を明瞭にするために濃色で図
示）。へこみは領域１２２の一方の側のみに設けることができるだろうが、へこ
みのそれぞれのリングは両側に使用することが望ましい。リングは同一で、それ
らのへこみ同士は整列している。図８ａは平らなプロフィールの実施例を示すが
、図８ｂは、図１ｄに関して説明した盛上りプロフィールのリング１２２’の形
の変換器素子を有する実施例のための類似の構成を示す。これらの実施例の両者
で、完全な変換器システムは、図１ａと同様、変換器素子１２２または１２２’
に隣接する一つ以上の磁場センサデバイスを使用できる。

【００３６】 図８ａと８ｂの実施例では、へこみ１２４、１２６は突起のリング、例えば図
６のセクション１０２ａ、１０２ｂによって置き換えできる。盛上りプロフィー
ルの変換器素子１２２’に適用されたそのような変形の一つを図９に示すが、こ
の場合、へこみは突起１２８、１３０のリングで置き換えられている。図１０は
平らなプロフィールの実施例を示し、この場合は変換器素子の両側は、それぞれ
図６のセクション１０２ｅで示す種類の磁石リング１３２、１３４と境界を接す
る。これは、盛上りプロフィールの変換器素子にも同様に適用できる。

【００３７】 図８ａ、８ｂと９の実施例では、変換器領域の両側に隣接する要素のリングは
、一緒に、一連の整列した要素の対を提供する。かくして、各対はその変換器領
域によって放射される磁束に対して局所化された撹乱効果を与えるとともに、領
域の反対極性側の間でほぼ軸方向の繋がりを持つ。したがって、変換器領域の円
周のまわりの検出可能な放射磁束の大きさにはリップル効果が存在することにな
る。各対の要素の局所化された効果は、その磁場を、変換器領域の未変更部分の
磁場に対して高めるか小さくすることかもしれない。例えば、理論的には、へこ
みは変換器領域の磁極での追加の表面エリアを提供して磁束の放射を高めるかも
しれないが、一方、突起は追加の材料を提供して磁束をシャフトの中に分路する
かもしれない。

【００３８】 各リングの中に２つの異なるタイプの要素を組合せることが可能である。例え
ば、一連の磁束強化要素と一連の磁束削減要素とを互いに間に組み込むことによ
って、よい大きなリップル効果（変調）が提供できる。

【００３９】 図１０に示すような磁化要素のリングを適用することによって、変換器によっ
て放射される磁場の局部的な歪みを伴う検出可能な外部磁束の、同一の局所化さ
れた強化や削減が提供される。この点では、磁性要素の単一リングで十分かもし
れない。しかしながら、一対のリングを、磁極の軸方向の整列のずれの程度の設
定と共に使用して、トルク依存性磁場の上で検出される変調の程度を調節しても
よい。

【００４０】 磁性要素のリングや各リングの準備は様々な方法で実行できる。リングは、図
６のセクション１０２ｅに示すような接着磁気テープ上に形成された交番の北と
南の磁場の列でよい。この場合、個々の磁石は放射状である。その他に、個々の
磁石を、同一極を隣接させた状態で、周方向に置くことができる。他の可能性は
、シャフトに挿入された小さな磁石を含む。別の可能性は、放射磁束に撹乱を与
えるための磁性材料（磁化されたものとは限らない）の使用である。かくして、
一連の磁性材料から成るエリアをシャフト上に塗装するかコーティングして、磁
性要素のリングを提供することができるだろう。

【００４１】 別の方法は、シャフトのリング変更表面エリアの形で要素のリングを提供する
ことである。例えば、シャフトの透磁率を局部的に変更するために、例えばレー
ザーによってシャフトのまわりの、間隔をあけたエリアに局部的に熱衝撃を加え
ることである。同様の結果は、シャフトの必要なエリアに、シャフトの局部硬化
を生じさせる粒子ボンバードを加えることによっても達成されるだろう。

【００４２】 磁場検知構成は、図８ａ、８ｂと１０の実施例に対して様々な方法で実行でき
る。例えば図８に示すように、単一センサデバイス１３６を周方向領域１２２に
隣接して取り付ける。磁束放射磁極を結びつけるとともにデバイス１３６による
検知のために領域１２２を外部的に架橋する磁束がへこみ（または突起９か磁石
）によって変調され、それによって、そのデバイスから変調波形が得られ、その
波形から、トルクを速度の測定値の両者を処理回路１３８内で図７に似た方法で
導くことができる。図８ａは簡単のために一つのセンサデバイスを示すが、セン
サ構成は、円周のまわりに等間隔または非等間隔に配置された複数の上記デバイ
スを備えてもよい。

【００４３】 図１１は、２つのセンサデバイスを使用したセンサ構成を示す。この図は、例
えば図８ａの場合のように、それぞれのへこみのリングを両側に備えた平らなプ
ロフィールの種類の変換器素子を形成する周方向磁化領域（図示せず）を有する
シャフト１２０を通る断面を示す。断面はリング１２６の一方を図示する。図８
ａと対照的に、図１１の断面図は、検知された放射磁場の１／２ピッチの位相差
を与える量だけ回転軸のまわりに角度的にずらした第１と第２のセンサデバイス
１４０、１４２を示す（へこみは等ピッチの間隔を持つものと仮定する）。セン
サデバイスは、図８ａと同様、実際には領域１２２の上方に取り付けることが望
ましいだろう。一方のデバイス１４０は、磁極から放射する磁束をそのデバイス
が検知しているシャフトの位置で示す（そこでは、それはシャフト表面、すなわ
ちへこみの間に位置している）。他方のデバイス１４２は、へこみのピッチの倍
数プラス１／２ピッチだけずらされているので、へこみの位置で磁束を検知する
ように配置される。言うまでもなく、シャフトがその軸のまわりに回転すると、
センサデバイスはそれぞれ、図７に示すような出力信号を生成するが、２つの出
力信号は１８０°位相がずれている。センサからの組合せの信号は実質的に一様
で、磁束と、従ってトルクの大きさを提供することになる。他方、同時に出力信
号を引算することによって磁束の直流成分（ＤＣ）が取り除かれ、脈動部分が速
度測定の使用のために残される。信号処理は従って、和と差の回路（または等価
の装置）でデバイス１４０、１４２の出力を組み合わせることによって実行して
、トルクと速度信号を得るようにしてもよい。パルスをＤＣ磁束から強化できる
この種のセンサデバイス構成は、低いシャフト回転速度での速度測定が特に重要
になる環境で有利になるかもしれない。上記のずれはまた、静止シャフトでトル
クが測定される場合、放射磁束の適切なレベルの検知を助ける利点がある。図１
２は、適当な回路のブロック線図を示し、この場合、デバイス１４０、１４２の
出力は共に、和のユニット１４４と差のユニット１４６に加えられ、そこから、
直流およびパルス磁束成分を表す信号がユニット１４８、１５０で更に処理され
て、トルクと速度信号Ｔ、Ｓが獲得される。 本発明の実施は、平らなプロフィールまたは盛上りプロフィールの変換器素子
の種類にかかわらず、２つ以上の周方向磁化領域を備えたシャフトに拡張できる
。複数の変換器素子と、へこみ／突起の複数のリングを備えた実施例の例を図１
３ａ〜１３ｄに示す。

【００４４】 図１３ａは、へこみの３つの境界リング１６６、１６８、１７０（その中の一
つ１６８は両方の変換器素子に共通）を持つ一対の、間隔をあけた周方向磁化領
域１６２、１６４を備えたシャフト１６０を示す。図１３ａでは、各変換器素子
は、図１１、１２に関して説明される方法で使用するために、それぞれの対の協
力センサデバイス１４０、１４２と、１４０’、１４２’とを備えている。変換
器素子１６２、１６４は通常、反対極性に磁化されていて、図１ｂに関して述べ
た保障を提供する。

【００４５】 図１３ｂは、図１３ａに対する、別の類似の変換器構成を示すが、シャフト１
６０はへこみではなく突起のリング１７２、１７４、１７６を有し、平らなプロ
フィール変換器ではなく盛上りプロフィールの変換器素子１６２’、１６４’に
適用される。図１３ａと１３ｂの構成は磁石のリングを使用して実施してもよい
。

【００４６】 図１３ｃは、平らなプロフィールタイプの３つの、軸方向に間隔をあけた周方
向磁化領域１８０、１８２、１８４を有するシャフト１６０を示し（明瞭のため
に濃色で示す）、そこでは通常、２つの外側領域１８０、１８４が内側領域１８
２に対して反対極性に磁化されるだろう。へこみの２つのリング１８６、１８８
は、放射されるトルク／速度依存性磁束が検知される領域の内側領域１８２の境
界をなす。図３ｃでは、内側領域に対して反対の周方向磁化極性の領域１８０、
１８４を持つことによって、その外側領域は、図１ｃのように変換器素子を提供
する内側領域１８２に対する保護領域として働く。図１３ｃの実施例は、盛上り
プロフィール変換器素子および／または突起または磁石のリングを使用して実施
できる。

【００４７】 図１３ｄは、同一の原理が、４つの間隔をあけた周方向磁化領域１９２、１９
４、１９６、１９８を有するシャフト１６０に拡張された例を示す。へこみのリ
ング２００、２０２、２０４は外側磁化領域１９２、１９８の軸方向外部ではな
く、磁化領域１９２、１９４、１９６、１９８の間に存在する。２つの内側領域
１９４、１９６のみは、それぞれの側でへこみのリングと境界を接する。磁化領
域が平らなプロフィールか盛上りプロフィールの種類かにかかわらず、またリン
グがへこみか突起か、あるいは図６に示すような磁石のリングかにかかわらず、
同一の技術が適用できる。

【００４８】 図１３ｄは、交番極性の磁化を持つ４つの領域１９２、１９４、１９６、１９
８を有する。それは、図１３ａの方法で使用可能で、保護領域がそれに追加され
ている。領域１９４、１９６は、反対の周方向磁化極性によって外部磁場に対す
る補償の達成が可能となる変換器素子として使用される（図１ｂ）。領域１９２
、１９６は、領域１９４からの磁束の放射を高める反対極性領域として働き、領
域１９４、１９８は領域１９６に対して同様に働く。要素２００、２０２、２０
４のリングは変換器領域の各側にあり、リング２０２はその両方に共通である。

【００４９】 放射磁束に撹乱を与えるか変調するために変換器領域の一方の側（軸方向）に
リングの要素を設けた上述の各種実施例では、単一リングを使用することだけが
可能だが、変換器素子の両側にそれぞれのリングを使用することが望ましい。

【００５０】 多くの場合、リングは、シャフトに対して独立の存在として製作されてそれに
取り付けられる。図１４は、これがどのように行なわれるかの例を示し、更に別
の磁束変調用構造を組み込んでいる。図示のように、それは、変換器素子の一方
の側に取り付けられるリングを提供するように特別に設計される。図１４では、
リングは、小さい隙間２１２を有するクリップ２１０の形に製作され、そのクリ
ップをシャフトにはめこみできるようになっている。クリップは任意の適当な手
段で固定される。一方の側には歯２１４が付いている。これは、変換器素子に近
接する側である。クリップは磁性材料から成り−−磁化された歯を持つこともで
きるだろう。歯付きの構造は上述の方法で磁束を変調する。

【００５１】 速度／位置を示す情報を提供するための放射磁束の変調に関して上記の各種技
術を、特に反対極性を持った隣接する周方向磁化領域について説明した。しかし
ながら、本発明は、同一磁極を持つ隣接領域が使用される場合にも適用可能であ
る。

【００５２】 変換器領域からの放射磁束に撹乱を与えるための手段をその領域自体の中に設
ける実施例を説明した。一般に、変換器領域自体に隣接するがその外側にある手
段によって撹乱が与えられる類の実施例を使用することが望ましい。そのような
構成は、周方向磁場の長寿命をより助長すると考えられるが、本発明の個々の適
用の状況は、撹乱が変換器領域内で与えられるように命じるかもしれない。

【００５３】 言うまでもなく、磁場撹乱要素のリングを含む本発明による各種の対策は、分
離した変換器領域に独立に適用できる。例えば、図８ａ、８ｂ、９または１０に
図示されるようなシャフトは、その領域に付随する要素の完全に独立なリングを
備えた２つの軸方向に間隔をあけた変換器領域を持つことができる。一方の領域
に対する要素のリングは、他方の領域のものと同一の角ピッチを持つ必要はない
、つまりそれぞれのリングには異なる数の要素がある。それぞれが速度データを
独立に供給できるが、２つの変換器領域の出力の変調の異なるレートを使用して
、例えば位相比較技術を用いたり、信号を単一のデジタルコードに適合させるこ
とによって、角位置も提供できる。出力を変調するためにそれぞれが異なる角ピ
ッチを持つそれぞれのリングを有するより多くの周方向磁化領域を使用すること
によって、より複雑なコード、例えばGrayコードに従うコードを確立できる。

【００５４】 磁場に撹乱を与える他の手段も考えられる。例えば、管形構造、特に薄肉チュ
ーブでは、放射磁場に影響を与える手段をチューブ内に装着してもよい。例えば
、歯の付いた素子をチューブ内に挿入できるだろう。別の方法は、例えばレーザ
ー処理によってチューブの内部壁を局部的に変更することである。

【００５５】 粒子サイズレベル（合金の場合）または分子レベルにおけるシャフトの構造の
局部的変更を利用して、材料の磁気特性を局部的に変更してもよい。シャフトの
特別な機械加工や成形なしにシャフトに適用可能な手順には利点がある。例えば
、磁気特性を変更するためのシャフト材料の局部加工は、パンチング／ストライ
キングといった作業によって達成できるかもしれない。シャフト材料の構造を局
部的に変更する別の方法は、材料をレーザーエネルギーを使って処理することも
可能である。

【００５６】 これも言うまでもないが、パンチングやレーザー処理作業は、実質的な機械的
変形なしに材料の構造を変更するばかりでなく、先に説明したへこみなどの機械
的変形を生じさせるように加えてもよい。

【００５７】 上記のパラグラフで記載した対策と先に記載した対策を、変換器素子からの単
一の検出可能磁場成分が存在する周方向磁化に関して特に説明した。長手方向磁
化や、何らかの形の半径方向間隔配置磁化（以下に更に説明する）に対して本発
明を適用する場合は、殆どトルク依存性のない磁場成分が存在する。記載の対策
は、この非トルク依存性磁束成分の撹乱に適用できる。

【００５８】 これまで、変換器領域から得られる外部磁束は、ゼロトルクでは本質的にゼロ
であり、それがゼロトルク領域の近くのＳ／Ｎ比問題を引き起こすかもしれない
というのが実状だった。これはトルク測定と速度測定の両者に影響を与えること
になる。ゼロトルクの下で放射磁束の真の測定可能値を提供することは、我々の
同時係属中のＰＣＴ出願PCT/GB00/・・・・ −−２０００年３月に出願され（出
願番号WO・・・・Lloyd Wise, Tregear Case 44462) ）、１９９１年３月２３日
出願の英国特許出願第99/06735.7号からの優先権を主張−−に開示される対策に
よって達成される。簡単に言うと、この同時係属中の出願は、周方向磁場は変換
器素子の中で、それが所定のトルクを受けている間に確立されるプレトルキング
(pre-torquing)として知られる技術を提案している。素子がゼロトルク状態まで
弛緩されると、蓄積された磁場の「歪み」はゼロトルクにおいて、測定可能な磁
場成分を発生させる。同一の技術は、先に言及した長手方向磁化または半径方向
間隔配置磁化を使用する変換器素子の中で適用できる。次に、これらの磁化の形
を、変換器素子（単数、複数）の材料が強磁性体と仮定して更に説明する。

【００５９】長手方向磁化の実施例 長手方向磁化の性質は先に概略的に説明した。周方向磁化変換器素子に関して
上記に教示された本発明の技術は、長手磁化変換器素子または一対の前記素子に
対しても適用可能である。

【００６０】 図１５は、長手方向磁化の環がシャフトの一体部分に付加される方法を示す。
その部分は変換器素子を提供するためであり、少なくとも磁性材料から成る。図
９では、磁性材料のシャフト３１０がその軸のまわりに回されて、その部分３５
２が、磁石構成３５０の軸方向に間隔をあけた北・南極ＮＳによって磁化される
ようになっている。これは、磁化の容易な制御を可能にする電磁装置であれば便
利だろう。磁石システムをシャフトのまわりに動かしてもよい。この磁化の結果
は、図１６ａに示すような、図示のＮＳ極を持つ表面磁化３５４の環状ゾーンを
作ることである。それは、シャフトの軸のまわりに同一極性の残留磁化を持つシ
ャフト軸のまわりの、軸方向に向いた環として延びる。図示のように、この環状
の磁化は、環３５４に対してシャフト内部に閉磁束の経路を形成する傾向がある
ので、磁束のトロイドがシャフト軸のまわりに確立される。重要なことは、シャ
フトの外部で検出可能な磁場であり、これについて簡単に説明する。

【００６１】 トロイダル磁束の概念は、図１６ｂに示す状態で強化することができる。図は
、反対極性の内部環状磁化ゾーン３５６が内部に確立されている環状磁化ゾーン
３５４に隣接する表面を示す。２つのゾーンが図示のように連合して、閉ループ
磁束のトーラスを提供する。磁化は２段階の手順で獲得される。まず、ゾーン３
５６の極性の深い環状領域が磁石３５０によって形成される。次に、ゾーン３５
４に隣接する表面が、深い領域の表面隣接領域の磁化極性を逆にすることによっ
て形成される。

【００６２】 次に、結果としての変換器素子の実際の利用に目を向けると、トルクの存在し
ないときにシャフトの表面で見てゾーン３５４の磁場を示す図１７を参照する。
矢印Ｍｆは、通常は空気の周囲媒体中で領域３５４の磁極間にほぼ軸方向に延び
る縁取り(fringing)磁場を表す。

【００６３】 図１７ｂはシャフトと、従って変換器素子部分３５２を、シャフト３１０の軸
のまわりに一方向のトルクが加えられた状態に置く効果を示す。ゾーン３５４の
中の長手方向磁場は矢印で示すように歪められる。（歪みは説明を明瞭にするた
めに誇張されている）。外部縁取り磁場も同様に、磁気ベクトルＭｆ’によって
表されるように歪められるか偏向される。また、ベクトル成分Ｍｓも生成される
が、これはこの実施例では、シャフト３１０の円周のまわりに周方向に延びる。
成分Ｍｓはシャフトのどの点に対しても接線方向、つまり局部半径に垂直である
。適切な方向に配置された磁場センサまたはセンサグループによってトルクを測
定するための成分を提供するのが、このＭｓ成分である。Ｍｓはトルクの関数で
ある。トルクが反対方向の場合、Ｍｓの方向は逆になる。ゼロトルクでは、Ｍｓ
はゼロ値を持つ。ゼロかゼロに近いトルクにおける測定の困難性を克服するため
に、採用される解決策は、周方向磁石に対して上記で与えられたものと同一で、
すなわち、シャフト部分３５２をプレトルキングすると同時に、その磁化を確立
することによって、シャフトをゼロトルクまで弛めたときに、静止磁場が、検出
可能なＭｓ成分によって歪められるようにする、というものである。この技術は
、３つ以上の長手方向磁化領域に拡張できる。

【００６４】 上記の放射磁場に撹乱を与えるための各種手段は、長手方向磁化の実施例に対
して適合させることができる。それらは、トルク依存性成分（Ｍｓ）または縁取
り磁場成分（Ｍｒ、Ｍｒ’）に対して作用するように適用してもよい。

【００６５】半径方向間隔配置磁化 上述の原理は、トルク伝達円板に、これに限定されないが、特別の用途を見出
だす半径方向間隔配置磁化に適用できる。

【００６６】 図１８と１８ｂは、軸Ａ−Ａのまわりに回転可能にシャフト４２０に取り付け
られるとともに、例えば、円板を介したトルクの伝達を可能にするためのギヤ４
２４をその外周に備えた円板４１０の正面図と軸方向断面を示す。また、２つの
磁化ゾーン４１２、４１４を確立するために円板の両側面に磁石４１６、４１８
を備えた磁石システムの装備も示す。各ゾーンは、例えば、磁石間で円板を回転
させることによって、軸Ａ−Ａのまわりの環として確立される。各ゾーンは、磁
化が軸方向に延びることによって長手方向に磁化され、２つのゾーン４１２、４
１４は反対の磁化極性を持つ。２つの磁化ゾーンは、例えば正面４１１からは図
１８ａで示す円板のセグメントの中にあるように見える変換器素子４２２（磁石
４１６、４１８は除去される）を提供する。表面４１１では、ゾーン４１２は一
つの極性の環状磁極（Ｎ）を提供するとともにゾーン４１４はその反対の極性の
環状磁極（Ｓ）を提供して、それらの間に外部磁束Ｍｒ（図１８ｃ）が確立され
て両磁極を結びつける。外部磁場ベクトルは環のまわりのいずれの点でも半径方
向である。トルクが加えられると、ベクトルは半径方向から位置Ｍｒ’へと偏向
されるか歪められて、環のまわりに延びる周方向または接線方向成分Ｍｓを提供
する。Ｍｓは、プレトルキングが採用されない限り、ゼロトルクにおいてゼロ値
を持つトルクの関数である。かくして、最初に説明した実施例と同様、磁化ゾー
ン４１２、４１４はトルクが加えられている間に確立されるので（プレトルキン
グ）、Ｍｓの検出可能な値は円板をゼロトルク状態まで弛めたときに生成される
。

【００６７】 図１８ａはまた、周方向成分Ｍｓを検出ためのセンサ２２８ａ〜２２８ｄと、
基準として用いられる半径方向成分Ｍｒを検出するためのセンサ２２６ａ〜２２
６ｄも示す。

【００６８】 図１９は、円板状のトルク変換器アセンブリが周方向磁化によってどのように
作動できるかを説明する。図１９は円板５５０の正面図で、先に述べたように、
トルクはその円板を介して、軸Ａに加えられた駆動と周辺部の間、またはその逆
の形で伝達される。この実施例では、内側環状領域５５４と外側環状領域５５６
から成る変換器領域５５２が存在する。領域５５４、５５６は、それぞれの矢印
で示すように反対の磁化極性を持つ。周方向磁化は、図１４６に関して上述のＰ
ＣＴ出願WO99/56099に示される種類の磁石構成を使用して、面５５８を通して加
えてもよい。

【００６９】 トルクが存在しないときは、領域５５４、５５６の中の周方向磁場は環状領域
内に捕捉されるだろう。しかしながら、トルクが加えられたときは、磁場は従来
技術の周方向変換器、例えば、Garshelis の米国特許第5,351,555 号、第5,520,
059 号および第5,465,627 号によって周知の様態で歪められる。その結果、面５
５８では、領域５５４、５５６が反対極性の磁極を発生させる。その極性はトル
クの方向によって決まる。

【００７０】 半径方向測定磁場Ｍｓは、領域５５４、５５６の間で表面５５８の外部に生成
され、半径方向磁束はトルクの関数である。半径方向磁束は、例えば図１８ａの
半径方向（基準）磁束用に配置されるセンサ、例えばセンサ２２６ａ〜２２６ｄ
によって検知できる。図１８ａとは対照的に、検出可能なトルク依存性磁束は、
周方向ではなく半径方向だが、利用可能な基準磁場成分は存在しないことが分か
る。

【００７１】 上述の変更例もまた、円板をプレトルキングすると同時に上述の教示に従って
磁場を確立することによって周方向磁場を領域５５４、５５６の中に確立しない
限り、ゼロトルクでゼロ磁場を持つ。

【００７２】 周方向磁化の実施例に関して上述した磁場に撹乱を与えるための各種手段は、
半径方向間隔配置磁化の実施例に対して適合させることができる。図１８ａ〜１
８ｃのような場合は、撹乱を、トルク依存性成分（Ｍｓ）か半径方向成分（Ｍｒ
、Ｍｒ’）のいずれかに加えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１ａ〜１ｄは、軸のまわりに回転するシャフトと一体のトルク変換器素子用
の初期の４つの提案の説明図：

【図２】 図２ａと２ｂはそれぞれ、本発明の一実施例の長手方向および横方向の断面図
；

【図３】 図３ａと３ｂは、本発明の別の実施例の長手方向および横方向の断面図；

【図４】 図４ａと４ｂはそれぞれ、図２ａ、２ｂおよび３ａ、３ｂの実施例による代表
的な放射磁束出力を示し；

【図５】 図５は、図２ａ、２ｂおよび図３ａ、３ｂの実施例で使用可能なセンサシステ
ム用の回路のブロック線図を示し；

【図６】 図６は多数のセクションを有するシャフトの斜視図で、シャフトの回転毎に出
力磁場に多数の撹乱を発生させるための要素のリングの様々な構成を示し；

【図７】 図７は、変換器素子が図６のセクションの一つによって実施されるときの磁場
センサデバイスから得られる代表的な信号波形；

【図８】 図８ａと８ｂは、変換器素子の各側に磁束撹乱用へこみのそれぞれのリングを
備えたシャフトの斜視図を示し；

【図９】 図９は、突起のリングを有する実施例の、図８ａと類似の斜視図を示し；

【図１０】 図１０は、変換器素子の各側に磁束撹乱用磁石のリングを備えたシャフトの斜
視図を示し；

【図１１】 図１１は、位相のずれた信号を提供するための一対のセンサデバイスの配置を
示すシャフト断面を示し；

【図１２】 図１２は、図１１の一対のセンサデバイスからの信号を処理する回路のブロッ
ク線図；

【図１３】 図１３ａ〜１３ｄは、磁束撹乱用の要素のリングを備えた多数の周方向磁化領
域を有するシャフトの斜視図を示し；

【図１４】 図１４は、磁束変調用要素のリングを実行するための別の実施例を示し；

【図１５】 図１５は、シャフトの一部に長手方向磁化のゾーンを作るところを示し；

【図１６】 図１６ａは、その長手方向磁化ゾーンの中のトロイド形の磁束を示し； 図１６ｂは、２段磁化処理によって確立されたトロイド形の磁束を示し；

【図１７】 図１７ａと１７ｂは、本発明による、プレトルキングの存在しないときに長手
方向磁化変換器素子によるトルク依存性磁場ベクトル成分の発生を、それぞれト
ルクがゼロの素子とトルクが加えられた素子に対して示し、図１７ｃは磁気ベク
トル図；

【図１８】 図１８ａと１８ｂは、本発明が適用可能なトルク伝達用円板を示し、図１８は
その円板の片面の図で、図１８ｂは、磁化の半径方向間隔配置環状ゾーンを確立
するための磁化構成が付加された軸方向断面を示し、図１８ｃは磁化ベクトル図
；および

【図１９】 図１９は、周方向磁化環状ゾーンに対する図１８ａと１８ｂの円板構成の一変
形の片面の図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年４月２０日（２００１．４．２０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 オウスレイ ジョン イギリス国 バークシャー アールジー14 ６ピーピー ニューバリー ガーデン クローズ レーン ホリーミード ハウス （番地なし)

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸のまわりにシャフトと共に回転可能で、外部環状面を有し
   、外部磁束を放射するために磁化された領域と、前記領域に付随して、シャフト
   の回転につれて、検出可能な外部磁場に少なくとも一つの撹乱を生じさせる手段
   とを備えた、トルク変換器構成。
2. 【請求項２】 前記領域は軸のまわりに回転可能なシャフトの一体部分であ
   り、前記外部環状面は前記軸のまわりに延びる、請求項１に記載のトルク変換器
   構成。
3. 【請求項３】 前記領域は周方向に磁化されている、請求項２に記載のトル
   ク変換器構成。
4. 【請求項４】 前記外部環状面は回転の軸のまわりに延びるとともに前記軸
   に平行で、前記領域は軸方向に長手方向に磁化されている、請求項１に記載のト
   ルク変換器構成。
5. 【請求項５】 前記領域は前記軸のまわりに回転可能なシャフトの一体部分
   である、請求項４に記載のトルク変換器構成。
6. 【請求項６】 撹乱発生手段は、領域が回転するにつれて、回転の軸に直角
   なトルク依存性磁場に少なくとも一つの撹乱を提供するように配置される、請求
   項５に記載のトルク変換器構成。
7. 【請求項７】 撹乱発生手段は、前記長手方向磁化領域に付随する軸方向磁
   場に少なくとも一つの撹乱を提供するように配置される、請求項５または６に記
   載のトルク変換器構成。
8. 【請求項８】 前記外部環状面は回転の軸を横切る平面内に延び、前記領域
   は磁化の２つの半径方向間隔配置環状ゾーンを備え、２つのゾーンは反対の磁化
   極性を持つようにした、請求項１に記載のトルク変換器構成。
9. 【請求項９】 前記平面は回転の軸に垂直である、請求項８に記載のトルク
   変換器構成。
10. 【請求項１０】 前記磁化の２つの半径方向間隔配置ゾーンはそれぞれ本質
    的に軸方向に磁化されて、前記表面で反対極性の環状磁極を提供する、請求項８
    または９に記載のトルク変換器構成。
11. 【請求項１１】 前記磁化の２つの半径方向間隔配置ゾーンはそれぞれ周方
    向に磁化され、前記表面に存在する２つのゾーンの周方向磁化は反対極性を持つ
    ようにした、請求項８または９に記載のトルク変換器構成。
12. 【請求項１２】 撹乱発生手段は、前記環状ゾーンに直角なトルク依存性磁
    場に少なくとも一つの撹乱を提供するように配置される、請求項１０に記載のト
    ルク変換器構成。
13. 【請求項１３】 撹乱発生手段は、反対極性の前記環状磁極間に延びる環状
    磁場に少なくとも一つの撹乱を提供するように配置される、請求項１０に記載の
    トルク変換器構成。
14. 【請求項１４】 撹乱発生手段は、前記２つのゾーン間のトルク依存性磁場
    に少なくとも一つの撹乱を提供するように配置される、請求項１１に記載のトル
    ク変換器構成。
15. 【請求項１５】 前記軸のまわりに回転可能で、それを介して回転駆動が２
    つの回転部品間で伝達されるディスク状または平板状部材を備えた、請求項８〜
    １４のいずれか一つに記載のトルク変換器構成であって、前記軸のまわりに回転
    可能なシャフトと、前記２つの磁化ゾーンの半径方向外方に配置された前記円板
    状または平板状部材に装着された手段とを備え、それによってトルクが、その部
    材を介した回転駆動の伝達に応じてゾーン内に生成され、前記外部環状面は前記
    円板状または平板状部材の表面である、トルク変換器構成。
16. 【請求項１６】 前記領域は前記軸のまわりに回転可能なシャフトの一部で
    ある、請求項１に記載のトルク変換器構成。
17. 【請求項１７】 前記領域は、シャフトと共に回転するようにシャフトに取
    り付けられるとともにシャフトから実質的に半径方向に延びる円板状または平板
    状部材の一部であり、前記部材はシャフトの外方に配置される環状手段を有し、
    それらの間でシャフトのトルクがシャフトに出入りするように伝達可能であり、
    前記外部環状面は、前記シャフトと前記外方に配置された手段の間に前記部材の
    実質的に半径方向に延びる表面を備え、前記領域は、前記外部環状面まで延びる
    、磁化の２つの半径方向間隔配置環状ゾーンを備え、前記ゾーンは反対の磁気極
    性を持つ、請求項１に記載のトルク変換器構成。
18. 【請求項１８】 前記２つのゾーンは軸方向に反対に磁化されて反対極性を
    提供する、請求項１７に記載のトルク変換器構成。
19. 【請求項１９】 前記２つのゾーンは反対に周方向に磁化された、請求項１
    ７に記載のトルク変換器構成。
20. 【請求項２０】 前記撹乱発生手段は前記外部環状面に少なくとも一つのへ
    こみまたは突起を備えた、上記請求項のいずれかに記載のトルク変換器構成。
21. 【請求項２１】 前記撹乱発生手段は、前記外部環状面のまわりにリング状
    に配置された複数のへこみ、複数の突起、または複数のへこみと突起を備えて、
    シャフトの回転毎に、検出可能な外部磁場に複数の撹乱を提供するようにした、
    請求項１〜１９のいずれか一つに記載のトルク変換器構成。
22. 【請求項２２】 前記撹乱発生手段は、前記外部環状面に、またはそれに隣
    接して少なくとも一つの磁石を備えた、請求項１〜１９のいずれか一つに記載の
    トルク変換器構成。
23. 【請求項２３】 前記撹乱発生手段は、前記外部環状面のまわりか、それに
    隣接してリング状に配列された複数の磁石を備えて、シャフトの回転毎に、検出
    可能な外部磁場に複数の撹乱を提供するようにした、請求項１〜１９のいずれか
    一つに記載のトルク変換器構成。
24. 【請求項２４】 請求項１〜２３のいずれか一つに記載のトルク変換器構成
    と、前記外部環状面に隣接して配置された検出磁場を表す少なくとも一つの信号
    を提供する磁場センサ構成と、前記少なくとも一つの信号に応答してその信号か
    ら、シャフト内のトルクを表す第１出力信号とシャフトの回転の速度を表す第２
    出力信号とを生成する信号処理手段とを備えた、トルク変換器システム。
25. 【請求項２５】 前記撹乱発生手段は、前記外部環状面の一方の側に、それ
    に隣接して少なくとも一つのへこみ、突起または磁石を備えた、請求項１〜１９
    のいずれか一つに記載のトルク変換器構成。
26. 【請求項２６】 前記撹乱発生手段は、前記外部環状面の一方の側に、それ
    に隣接してリング状に配列された複数のへこみ、複数の突起、またはへこみか突
    起の組合せ、もしくは複数の磁石を備えて、シャフトの回転毎に、検出可能な外
    部磁場に複数の撹乱を提供するようにした、請求項１〜１９のいずれか一つに記
    載のトルク変換器構成。
27. 【請求項２７】 前記撹乱発生手段は第１と第２の複数の要素を備え、前記
    要素は突起、へこみ、突起とへこみの組合せ、または磁石を備え、前記第１と第
    ２の複数の要素は前記外部環状面の各側にそれぞれリング状に配列されて、シャ
    フトの回転毎に、検出可能な外部磁場に複数の撹乱を提供するようにした、請求
    項１〜１９のいずれか一つに記載のトルク変換器構成。
28. 【請求項２８】 前記第１複数の要素は第２複数の要素とシャフトの軸方向
    に位置合わせされている、請求項２７に記載のトルク変換器構成。
29. 【請求項２９】 請求項２５〜２８のいずれか一つに記載のトルク変換器構
    成、前記外部環状面に隣接して配置されて、検出磁場を表す少なくとも一つの信
    号を提供する磁場センサ構成、および前記少なくとも一つの信号に応答してその
    信号から、シャフト内のトルクを表す第１出力信号とシャフトの回転の速度を表
    す第２出力信号とを生成する信号処理手段、を備えたトルク変換器システム。
30. 【請求項３０】 リングまたは各リングの要素が等ピッチ間隔で配置され、
    前記磁場センサ構成は回転の軸のまわりに１／２ピッチの奇数倍だけずらした第
    １と第２のセンサデバイスを備えて、１８０°位相のずれたそれぞれの信号を提
    供するように成し、前記信号処理手段は、前記トルクおよび速度出力信号を獲得
    する場合に前記それぞれの信号の和と差を求めるように作動可能である、請求項
    ２９に記載のトルク変換器システム。
31. 【請求項３１】 前記撹乱発生手段は、外部磁場に影響を与えることができ
    る少なくとも一つの要素を備えた、請求項１〜１９のいずれか一つに記載のトル
    ク変換器構成。
32. 【請求項３２】 前記撹乱発生手段は、円周方向に間隔をあけて配置された
    少なくとも２つの要素を備えた、請求項３１に記載のトルク変換器構成。
33. 【請求項３３】 前記撹乱発生手段は、円周方向にリング状に間隔をあけて
    配置された複数の要素を備えた、請求項３１に記載のトルク変換器構成。
34. 【請求項３４】 前記複数の要素は均等に間隔をあけて配置された、請求項
    ３２に記載のトルク変換器構成。