JP2004108934A - トルクセンサ - Google Patents
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Abstract
【課題】検出精度に優れたトルクセンサで、使用環境の温度が変化するときも、安定した検出特性が得られるようにしたトルクセンサを提供する。
【解決手段】トルクセンサ１０にあっては、励磁コイル１６が励磁されたときの検出コイル２０ａ，２０ｂのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する２組の波形加算部３０ａ，３０ｂと、波形加算部のそれぞれの出力と基準信号を位相で比較し、比較結果をパルスで出力する２組の位相比較部３６ａ，３６ｂと、位相比較部のそれぞれのパルス出力をＤ／Ａ変換する２組の積分回路３８ａ，３８ｂと、積分回路で電圧変換して得た電圧値Ｖａ，Ｖｂを入力してその差を増幅する差動増幅器４０とを備え、差動増幅器４０の出力（出力電圧）Ｖｏｕｔの極性および大きさに基づいて印加トルクの方向と大きさを検出する。
【選択図】 図３
【解決手段】トルクセンサ１０にあっては、励磁コイル１６が励磁されたときの検出コイル２０ａ，２０ｂのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する２組の波形加算部３０ａ，３０ｂと、波形加算部のそれぞれの出力と基準信号を位相で比較し、比較結果をパルスで出力する２組の位相比較部３６ａ，３６ｂと、位相比較部のそれぞれのパルス出力をＤ／Ａ変換する２組の積分回路３８ａ，３８ｂと、積分回路で電圧変換して得た電圧値Ｖａ，Ｖｂを入力してその差を増幅する差動増幅器４０とを備え、差動増幅器４０の出力（出力電圧）Ｖｏｕｔの極性および大きさに基づいて印加トルクの方向と大きさを検出する。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トルクセンサに関し、より詳しくは非接触型の磁歪式のトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触型の磁歪式のトルクセンサは、一般に、トルク伝達軸に固定され、一軸磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、それに近接して配置された励磁コイルと検出コイルとを備え、印加トルクによって磁歪膜に生じた透磁率の増減によるインダクタンスの変化を検出コイルの電位差として取り出して印加トルクを検出する。
【０００３】
この種の非接触型の磁歪式のトルクセンサの例としては下記の特許文献１で提案されるものを挙げることができる。この従来技術に係るトルクセンサは、電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置において操舵トルクを検出するのに使用される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３３３３７号公報（段落００３６から００４１および図５と図６など）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トルクセンサは、本来的に、トルク伝達軸に印加されたトルクの量と方向を精度良く検出できるものであることが望ましい。特に、上記した従来技術に係るトルクセンサのように電動パワーステアリング装置に装着される場合、電動機に比較的大きな電流が通電されることから、トルクセンサの検出電流（電圧）が微弱の場合、電動機通電電流によるノイズの影響を受けて検出精度が低下する恐れがある。検出精度に影響を与えるノイズを生じるような電気機器は、電動パワーステアリング装置に限らず、種々存在する。
【０００６】
従って、この発明の目的は検出精度に優れたトルクセンサで、電動パワーステアリング装置のようなノイズを生じる電気機器に近接して配置されるときも精度良く印加トルクを検出できるようにしたトルクセンサを提供することにある。
【０００７】
さらに、車両の電動パワーステアリング装置などに使用される場合、車両が走行する環境は地域や季節によって気温の変動が激しいと共に、電動機や内燃機関が発する熱にも曝され、その結果、検出特性が変動して安定した検出が困難になる恐れがある。
【０００８】
従って、この発明の第２の目的は、使用環境の温度が変化するときも、その影響を受け難く、安定した検出特性が得られるようにしたトルクセンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１項に係るトルクセンサにあっては、トルク伝達軸に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイルと検出コイルと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルの出力と基準信号を加算する加算部と、および前記加算部の出力と前記基準信号を位相で比較する位相比較部とを備え、前記位相比較部の出力、より詳しくは位相比較部の出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルク、より具体的にはトルクの加わった方向と大きさを検出するように構成した。
【００１０】
励磁コイルが励磁されたときの検出コイルの出力と基準信号を加算し、加算値と基準信号を位相で比較し、その比較出力、より詳しくは比較出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクの加わった方向とおよび大きさを検出するように構成した。即ち、検出出力と基準信号との位相差を示す出力に基づいて印加トルクを検出するようにしたので、検出電流が微弱であっても、他の電気機器などのノイズの影響を受け難いため、検出精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項２項に係るトルクセンサにあっては、トルク伝達軸に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイルと複数組、より具体的には２組の検出コイルと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組、より具体的には２組の加算部と、および前記加算部のそれぞれの出力と前記基準信号を位相で比較する複数組、より具体的には２組の位相比較部と、および前記位相比較部のそれぞれの出力、より詳しくは、それぞれの出力を電圧変換して得た電圧値を入力してその差を増幅する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器の出力の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルク、より具体的にはトルクの加わった方向と大きさを検出する如く構成した。
【００１２】
励磁コイルが励磁されたときの検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算して基準信号とそれぞれ位相で比較し、その比較結果のそれぞれの出力を入力して差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、請求項１項で述べたと同様に検出出力が微弱であってもノイズの影響を受け難くて検出精度に優れると共に、複数組、より具体的には２組の比較出力の差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出することから、温度変化の影響を受け難く、安定した検出特性を得ることができて検出精度を一層向上させることができる。
【００１３】
請求項３項に係るトルクセンサにあっては、前記基準信号が、前記励磁コイルの励磁電源の出力からなる如く構成した。
【００１４】
基準信号が励磁コイルの励磁電源の出力からなる、換言すれば、基準信号を発生する発生器を不要としたので、その分だけ構造を簡易にすることができる。
【００１５】
請求項４項に係るトルクセンサにあっては、電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の前記操舵トルクを検出するトルクセンサである如く構成した。
【００１６】
請求項１項から３項に係るトルクセンサは上記した効果を有するので、電動パワーステアリング装置に用いるときも、電動機に通電電流からのノイズの影響を受け難いと共に、請求項２項に係るトルクセンサであるときは、さらに温度変化に対しても安定した検出特性を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係るトルクセンサを説明する。
【００１８】
図１は、この発明の一つの実施の形態に係るトルクセンサを模式的に示す説明斜視図である。
【００１９】
図示の如く、トルクセンサ１０は、トルク伝達軸（回転軸）１２に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜（磁歪膜）１４と、磁性金属薄膜１４に近接して配置された励磁コイル１６と検出コイル２０とを備える。
【００２０】
磁性金属薄膜１４は、トルク伝達軸１２の全周に所定幅にわたって固定（貼付）される。より詳しくは、磁性金属薄膜は歪み応力（圧縮応力および引っ張り応力）に対して透磁率の変化の大きい素材からなる金属膜であり、例えば、トルク伝達軸１２の外周に湿式メッキ法で形成した、Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜は、例えば、重量％においてＮｉが５０から６０であり、残余がＦｅである。
【００２１】
尚、トルク伝達軸１２は、Ｎｉをほとんど含まない、クロムモリブデン鋼材（ＪＩＳ−Ｇ−４１−５、記号ＳＣＭ）などからなる。磁性金属薄膜１４は、図に矢印で示す如く、トルク伝達軸１２の軸線１２ａに対して±４５度の方向に一軸磁気異方性を備えるように構成される。
【００２２】
磁性金属薄膜１４は上記したようにトルク伝達軸１２の外表面に直接設けても良く、あるいはパイプ状の別部材上に形成した後、別部材ごとトルク伝達軸１２上に固定するようにしても良い。また、磁性金属薄膜１４およびトルク伝達軸１２の素材も上記したものに止まらないことはいうまでもない。
【００２３】
励磁コイル１６は、磁性金属薄膜１４（およびトルク伝達軸１２）に近接して、より詳しくは０．４〜０．６ｍｍ程度の間隙をもって配置された磁心（図示せず）に巻かれてなり、励磁電源２６から２０〜１００ｋＨｚ程度の高周波の交流電圧（電流）を通電されて励磁される。
【００２４】
検出コイル２０も、同様に磁性金属薄膜１４（およびトルク伝達軸１２）に近接して、より詳しくは０．４〜０．６ｍｍ程度の間隙をもって配置された磁心（同様に図示せず）に巻かれてなる。励磁コイル１６の磁心と検出コイル２０の磁心は、磁性金属薄膜１４（およびトルク伝達軸１２）に近接しつつ対向して配置される。
【００２５】
トルク伝達軸１２（および磁性金属薄膜１４）と磁心の間には磁気回路が形成され、その磁気回路において、励磁コイル１６が励磁されたとき、外部から印加されるトルクに応じてトルク伝達軸１２に生じる応力歪みに比例する透磁率の変化によって励磁コイル１６と検出コイル２０にはインダクタンスの変化による自己誘導電圧と相互誘導電圧からなる起電圧が生じ、検出コイル２０の出力端にその誘導電圧が微少な電圧値として出力される。
【００２６】
検出コイル２０の出力は同期整流回路２８から取り出され、それに基づいて後述するように印加トルクの印加方向および大きさが検出される。
【００２７】
図２は、図１に示すトルクセンサの構造をより詳細に示すブロック図である。
【００２８】
図示の如く、この実施の形態に係る検出コイル２０は、第１の検出コイル２０ａ（図に「２次側」と示す）と第２の検出コイル２０ｂ（図に「３次側」と示す）からなる。尚、図２で励磁コイル１６を「１次側」と示す。
【００２９】
励磁コイル１６には前記した励磁電源（図に符号２６で示す）が接続され、高周波電圧を通電されて励磁され、トルクが印加されたとき、印加トルクに応じた微少な電圧が検出コイル２０ａ，２０ｂから出力される。検出コイル２０ａと２０ｂは巻きはじめ位置が相違させられ、よって検出コイル２０ａ，２０ｂを差動結合するように構成される。
【００３０】
図２に示す如く、この実施の形態に係るトルクセンサ１０は、検出コイル２０ａ，２０ｂの出力と基準信号を加算する波形加算部３０と、波形加算部３０の出力と上記した基準信号をそれぞれ波形整形する第１、第２の波形整形部３２，３４と、第１、第２の波形整形器の出力を位相で比較する位相比較部３６を備え、位相比較部３６の出力に基づいて印加トルクの印加方向と大きさを検出するように構成される。基準信号は、前記した励磁電源２６の出力がそのまま使用される。即ち、励磁電源２６は、上記した基準信号を生成する基準信号生成器としても機能する。
【００３１】
図３は、図２の構成をより詳細に示す説明ブロック図である。
【００３２】
図示の如く、この実施の形態に係るトルクセンサ１０は、励磁コイル１６が励磁されたときの検出コイル２０ａ，２０ｂのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組、より具体的には２組の波形加算部３０ａ，３０ｂと、基準信号と波形加算部３０ａ，３０ｂの出力（波形）を整形してパルスとして出力する第１、第２の波形整形部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂと、および波形整形部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂのそれぞれの出力（パルス）と基準信号を位相で比較し、比較結果をパルスで出力する複数組、より具体的には２組の位相比較部３６ａ，３６ｂと、位相比較部３６ａ，３６ｂのそれぞれの出力、より詳しくは、それぞれのパルス出力をＤ／Ａ変換する複数組、より具体的には２組の積分回路３８ａ，３８ｂと、積分回路３８ａ，３８ｂで電圧変換して得た電圧値Ｖａ，Ｖｂを入力してその差を増幅する差動増幅器４０とを備え、差動増幅器４０の出力（出力電圧）Ｖｏｕｔの極性および大きさに基づいて印加トルクの方向と大きさを検出するように構成される。
【００３３】
波形加算部３０ａ，３０ｂは、図４に示す如く、演算増幅器３００を備え、その非反転入力端子は抵抗を介して入力端子３０２，３０４に接続されると共に、その反転入力端子は分圧回路を介して接地される。かかる構成により、入力端子３０２，３０４から入力される基準信号と検出コイル出力が加算され、出力端子３０６，３０８から出力される。
【００３４】
尚、第１、第２の波形整形部３２，３４は、例えば、公知のシュミットトリガ回路から構成され、位相比較部３６は、ＥＸ−ＯＲ回路から構成される。
【００３５】
積分回路３８ａ，３８ｂは、抵抗３８０ａ，３８０ｂと接地端との間に介挿されたコンデンサ３８２ａ，３８２ｂからなる。また、差動増幅器４０は、演算増幅器４００を備える。積分回路３８も差動増幅器４０も、構成自体は公知なものである。
【００３６】
差動増幅器４０の出力Ｖｏｕｔはマイクロコンピュータなどに入力され、入力値から印加トルクの方向と大きさが検出される。
【００３７】
図５は、トルク伝達軸１２に右回転方向の印加トルクが入力されたとき、磁性金属薄膜１４に生じた圧縮応力と引っ張り応力に比例して生じる検出コイル２０ａ（２次側）の出力を示す説明グラフである。また図６は、トルク伝達軸１２に左回転方向の印加トルクが入力されたときの検出コイル２０ａ（２次側）の出力を示す同様の説明グラフである。
【００３８】
図５、図６に符号ａで示す波形は基準信号（基準波形あるいは基準位相）を、ｂ１，ｂ２で示す波形は検出波形（出力）を、符号ｃ１，ｃ２で示す波形は基準信号と検出波形を加算した加算波形を示す。図６中の検出波形ｂ２は、図５中の検出波形ｂ１に比して位相が１８０度異なり、そのずれ方向は、図５、図６にＡ，Ｂで示すように、反対となる。
【００３９】
図５および図６に示す加算波形（加算値）ｃ１，ｃ２は位相比較部３６ａ，３６ｂに送られ、そこで基準信号と再度、位相が比較され、そのずれ方向およびずれ量に応じた出力がパルスで位相比較部３６ａ，３６ｂから出力される。
【００４０】
この実施の形態に係るトルクセンサ１０は上記の如く、検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算して得た値を基準信号とそれぞれ位相で比較し、その比較結果のそれぞれの出力を入力して差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、検出出力が従来技術に係るトルクセンサと同程度の電圧であったとしても、その後の差動増幅器４０での増幅度を例えば１／２０まで減少することができることから、他の電気機器からのノイズの影響を受け難く、検出精度を向上させることができる。
【００４１】
また、位相で比較して得た値の差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、温度変化の影響を受け難い。さらに、検出コイル２０を二つの系統としたことで、例えば、検出コイル２０ａの出力と２０ｂの出力を絶対値で比較して所定の範囲内にあるか否か判定することで、トルクセンサ１０の故障を容易に検知することができる。
【００４２】
さらに、励磁電源２６の出力をそのまま基準信号とするようにしたので、構成としても簡易である。
【００４３】
図７は、第１の実施の形態に係るトルクセンサ１０を電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の操舵トルクを検出するトルクセンサとして利用した場合を示す、説明図である。
【００４４】
以下、図７を参照して説明すると、車両１００において運転席に配置されたステアリングホイール１０４は、ステアリングシャフト１０６に連結され、ステアリングシャフト１０６はユニバーサルジョイント１０８，１１０を介してコネクティングシャフト１１２に連結される。
【００４５】
コネクティングシャフト１１２は、ラック・ピニオン型ステアリングギア１１４のピニオン１１６に連結される。ピニオン１１６はラック１１８に噛み合っており、よってステアリングホイール１０４から入力された回転運動はピニオン１１６を介してラック１１８の往復運動に変換され、フロントアクスルの両端に配置されたタイロッド（ステアリングロッド）１２０およびキングピン（図示せず）を介して２個の前輪（操舵輪）１２２を所望の方向に転舵させる。
【００４６】
ラック１１８上には同軸に電動機１２８およびボールねじ機構１３０が配置され、モータ出力はボールねじ機構１３０を介してラック１１８の往復運動に変換され、ステアリングホイール１０４を介して入力された操舵トルク（操舵力）を補助（減少）する方向にラック１１８を駆動する。
【００４７】
ここで、ステアリングギア１１４の付近には前記したトルクセンサ１０が設けられ、運転者が入力した操舵力（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力する。また、ステアリングシャフト１０６の付近にはロータリエンコーダなどからなる舵角センサ１３２が設けられ、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさに応じた信号を出力する。
【００４８】
２個の前輪１２２の付近にはそれぞれ電磁ピックアップなどからなる車輪速センサ１３４が配置されて前輪１回転ごとに信号を出力すると共に、２個の後輪の付近にも同種構造の車輪速センサがそれぞれ配置されて後輪１回転ごとに信号を出力する。尚、車両１００においては内燃機関（図示せず）は前輪側に配置されており、前輪１２２を駆動輪、後輪を従動輪とする。
【００４９】
符号１４０はマイクロコンピュータからなるＥＣＵ（電子制御ユニット）を示し、前記したトルクセンサ１０などの出力はＥＣＵ１４０に入力される。ＥＣＵ１４０は入力した操舵トルクのアシスト量から指令値（ＰＷＭによるデューティ比）を算出し、モータ駆動回路１４２に出力し、電動機１２８を駆動制御する。
【００５０】
第２の実施の形態は上記の如く構成したので、トルクセンサ１０を電動パワーステアリング装置に用いるときも、電動機１２８への通電電流からのノイズの影響を受け難く、検出精度を向上させることができると共に、温度変化に対しても安定した検出特性を得ることができ、よって検出精度を一層向上させることができる。
【００５１】
第１および第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０は上記の如く、トルク伝達軸１２に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜１４と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイル１６と検出コイル２０と、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルの出力と基準信号を加算する（波形）加算部３０と、および前記加算部の出力と前記基準信号を位相で比較する位相比較部３６とを備え、前記位相比較部の出力、より詳しくは位相比較部の出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクを検出するように構成した。
【００５２】
また、第１および第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０は上記の如く、トルク伝達軸１２に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜１４と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイル１６と複数組、より具体的には２組の検出コイル２０ａ，２０ｂと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組、より具体的には２組の（波形）加算部３０ａ，３０ｂと、および前記加算部のそれぞれの出力と前記基準信号を位相で比較する複数組、より具体的には２組の位相比較部３６ａ，３６ｂと、および前記位相比較部のそれぞれの出力、より詳しくは、それぞれの出力を電圧変換して得た電圧値を入力してその差を増幅する差動増幅器４０とを備え、前記差動増幅器の出力の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクを検出する如く構成した。
【００５３】
また、第１および第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０にあっては、前記基準信号が、前記励磁コイルの励磁電源２６の出力からなる如く構成した。
【００５４】
第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０にあっては、電動機１２８によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の前記操舵トルクを検出するトルクセンサである如く構成した。
【００５５】
尚、上記した第１の実施の形態において、図３に示す如く、検知コイル２０、波形加算部３２、位相比較部３６、積分回路３８などを２組設けるようにしたが、いずれか一方、即ち、１組だけ設けるようにしても良い。その場合は、積分回路３８の出力Ｖａ（あるいはＶｂ）に基づいて印加トルクが検知されるようになる。請求項１項の記載は、それに基づく。
【００５６】
さらに、上記した第１の形態において、図３に示す如く、検知コイル２０、波形加算部３０、位相比較部３６、積分回路３８などを２組設けるようにしたが、３組以上であっても良い。
【００５７】
さらに、上記した第１の形態において、図２および図３に示す如く、第１、第２の波形整形部３２，３４を設けたが、波形整形部はこの発明に係るトルクセンサにとって必須なものではなく、省略しても良い。
【００５８】
さらに、基準信号を励磁電源２６の出力としたが、励磁電源２６と別に、基準信号発生器を設けるようにしても良い。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、励磁コイルが励磁されたときの検出コイルの出力と基準信号を加算し、加算値と基準信号を位相で比較し、その比較出力、より詳しくは比較出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルク、より具体的にはトルクの加わった方向と大きさを検出するように構成した。即ち、検出出力と基準信号との位相差を示す出力に基づいて印加トルクを検出するようにしたので、検出電流が微弱であっても、他の電気機器などのノイズの影響を受け難いため、検出精度を向上させることができる。
【００６０】
請求項２項にあっては、励磁コイルが励磁されたときの検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算して基準信号とそれぞれ位相で比較し、その比較結果のそれぞれの出力を入力して差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、請求項１項で述べたと同様に検出出力が微弱であってもノイズの影響を受け難くて検出精度に優れると共に、複数組、より具体的には２組の比較出力の差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出することから、温度変化の影響を受け難く、安定した検出特性を得ることができて検出精度を一層向上させることができる。
【００６１】
請求項３項にあっては、基準信号が励磁コイルの励磁電源の出力からなる、換言すれば、基準信号を発生する発生器を不要としたので、その分だけ構造を簡易にすることができる。
【００６２】
請求項４項にあっては、請求項１項から３項に係るトルクセンサは上記した効果を有するので、電動パワーステアリング装置に用いるときも、電動機に通電電流からのノイズの影響を受け難いと共に、請求項２項に係るトルクセンサであるときは、さらに温度変化に対しても安定した検出特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係るトルクセンサを模式的に示す原理図である。
【図２】図１に示すトルクセンサの構造をより詳細に示すブロック図である。
【図３】図２に示すトルクセンサの構成をより詳細に示す説明ブロック図である。
【図４】図３などに示す波形加算部の構成を具体的に示す回路図である。
【図５】図３に示すトルクセンサにおいてトルク伝達軸に右回転方向の印加トルクが入力されたとき、磁性金属薄膜に生じた圧縮応力と引っ張り応力に比例して生じる検出コイルの出力を示す説明グラフである。
【図６】図３に示すトルクセンサにおいてトルク伝達軸に左回転方向の印加トルクが入力されたとき、磁性金属薄膜に生じた圧縮応力と引っ張り応力に比例して生じる検出コイルの出力を示す説明グラフである。
【図７】図３に示すトルクセンサを電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の操舵トルクを検出するトルクセンサとして利用した場合を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ トルクセンサ
１２ トルク伝達軸
１４ 磁性金属薄膜
１６ 励磁コイル
２０ａ 検出コイル
２０ｂ 検出コイル
２６ 励磁電源
３０ 波形加算部（加算部）
３２ 第１の波形整形部
３４ 第２の波形整形部
３６ 位相比較部
３８ 積分回路
４０ 作動増幅器
１００ 車両
１０４ ステアリングホイール
１１４ ステアリングギア
１１６ ピニオン
１１８ ラック
１２２ 前輪
１２８ 電動機
１３０ ボールねじ機構
１４０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【発明の属する技術分野】
この発明は、トルクセンサに関し、より詳しくは非接触型の磁歪式のトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
非接触型の磁歪式のトルクセンサは、一般に、トルク伝達軸に固定され、一軸磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、それに近接して配置された励磁コイルと検出コイルとを備え、印加トルクによって磁歪膜に生じた透磁率の増減によるインダクタンスの変化を検出コイルの電位差として取り出して印加トルクを検出する。
【０００３】
この種の非接触型の磁歪式のトルクセンサの例としては下記の特許文献１で提案されるものを挙げることができる。この従来技術に係るトルクセンサは、電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置において操舵トルクを検出するのに使用される。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１３３３３７号公報（段落００３６から００４１および図５と図６など）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トルクセンサは、本来的に、トルク伝達軸に印加されたトルクの量と方向を精度良く検出できるものであることが望ましい。特に、上記した従来技術に係るトルクセンサのように電動パワーステアリング装置に装着される場合、電動機に比較的大きな電流が通電されることから、トルクセンサの検出電流（電圧）が微弱の場合、電動機通電電流によるノイズの影響を受けて検出精度が低下する恐れがある。検出精度に影響を与えるノイズを生じるような電気機器は、電動パワーステアリング装置に限らず、種々存在する。
【０００６】
従って、この発明の目的は検出精度に優れたトルクセンサで、電動パワーステアリング装置のようなノイズを生じる電気機器に近接して配置されるときも精度良く印加トルクを検出できるようにしたトルクセンサを提供することにある。
【０００７】
さらに、車両の電動パワーステアリング装置などに使用される場合、車両が走行する環境は地域や季節によって気温の変動が激しいと共に、電動機や内燃機関が発する熱にも曝され、その結果、検出特性が変動して安定した検出が困難になる恐れがある。
【０００８】
従って、この発明の第２の目的は、使用環境の温度が変化するときも、その影響を受け難く、安定した検出特性が得られるようにしたトルクセンサを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、請求項１項に係るトルクセンサにあっては、トルク伝達軸に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイルと検出コイルと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルの出力と基準信号を加算する加算部と、および前記加算部の出力と前記基準信号を位相で比較する位相比較部とを備え、前記位相比較部の出力、より詳しくは位相比較部の出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルク、より具体的にはトルクの加わった方向と大きさを検出するように構成した。
【００１０】
励磁コイルが励磁されたときの検出コイルの出力と基準信号を加算し、加算値と基準信号を位相で比較し、その比較出力、より詳しくは比較出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクの加わった方向とおよび大きさを検出するように構成した。即ち、検出出力と基準信号との位相差を示す出力に基づいて印加トルクを検出するようにしたので、検出電流が微弱であっても、他の電気機器などのノイズの影響を受け難いため、検出精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項２項に係るトルクセンサにあっては、トルク伝達軸に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイルと複数組、より具体的には２組の検出コイルと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組、より具体的には２組の加算部と、および前記加算部のそれぞれの出力と前記基準信号を位相で比較する複数組、より具体的には２組の位相比較部と、および前記位相比較部のそれぞれの出力、より詳しくは、それぞれの出力を電圧変換して得た電圧値を入力してその差を増幅する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器の出力の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルク、より具体的にはトルクの加わった方向と大きさを検出する如く構成した。
【００１２】
励磁コイルが励磁されたときの検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算して基準信号とそれぞれ位相で比較し、その比較結果のそれぞれの出力を入力して差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、請求項１項で述べたと同様に検出出力が微弱であってもノイズの影響を受け難くて検出精度に優れると共に、複数組、より具体的には２組の比較出力の差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出することから、温度変化の影響を受け難く、安定した検出特性を得ることができて検出精度を一層向上させることができる。
【００１３】
請求項３項に係るトルクセンサにあっては、前記基準信号が、前記励磁コイルの励磁電源の出力からなる如く構成した。
【００１４】
基準信号が励磁コイルの励磁電源の出力からなる、換言すれば、基準信号を発生する発生器を不要としたので、その分だけ構造を簡易にすることができる。
【００１５】
請求項４項に係るトルクセンサにあっては、電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の前記操舵トルクを検出するトルクセンサである如く構成した。
【００１６】
請求項１項から３項に係るトルクセンサは上記した効果を有するので、電動パワーステアリング装置に用いるときも、電動機に通電電流からのノイズの影響を受け難いと共に、請求項２項に係るトルクセンサであるときは、さらに温度変化に対しても安定した検出特性を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に即してこの発明の一つの実施の形態に係るトルクセンサを説明する。
【００１８】
図１は、この発明の一つの実施の形態に係るトルクセンサを模式的に示す説明斜視図である。
【００１９】
図示の如く、トルクセンサ１０は、トルク伝達軸（回転軸）１２に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜（磁歪膜）１４と、磁性金属薄膜１４に近接して配置された励磁コイル１６と検出コイル２０とを備える。
【００２０】
磁性金属薄膜１４は、トルク伝達軸１２の全周に所定幅にわたって固定（貼付）される。より詳しくは、磁性金属薄膜は歪み応力（圧縮応力および引っ張り応力）に対して透磁率の変化の大きい素材からなる金属膜であり、例えば、トルク伝達軸１２の外周に湿式メッキ法で形成した、Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜からなる。Ｎｉ−Ｆｅ系の合金膜は、例えば、重量％においてＮｉが５０から６０であり、残余がＦｅである。
【００２１】
尚、トルク伝達軸１２は、Ｎｉをほとんど含まない、クロムモリブデン鋼材（ＪＩＳ−Ｇ−４１−５、記号ＳＣＭ）などからなる。磁性金属薄膜１４は、図に矢印で示す如く、トルク伝達軸１２の軸線１２ａに対して±４５度の方向に一軸磁気異方性を備えるように構成される。
【００２２】
磁性金属薄膜１４は上記したようにトルク伝達軸１２の外表面に直接設けても良く、あるいはパイプ状の別部材上に形成した後、別部材ごとトルク伝達軸１２上に固定するようにしても良い。また、磁性金属薄膜１４およびトルク伝達軸１２の素材も上記したものに止まらないことはいうまでもない。
【００２３】
励磁コイル１６は、磁性金属薄膜１４（およびトルク伝達軸１２）に近接して、より詳しくは０．４〜０．６ｍｍ程度の間隙をもって配置された磁心（図示せず）に巻かれてなり、励磁電源２６から２０〜１００ｋＨｚ程度の高周波の交流電圧（電流）を通電されて励磁される。
【００２４】
検出コイル２０も、同様に磁性金属薄膜１４（およびトルク伝達軸１２）に近接して、より詳しくは０．４〜０．６ｍｍ程度の間隙をもって配置された磁心（同様に図示せず）に巻かれてなる。励磁コイル１６の磁心と検出コイル２０の磁心は、磁性金属薄膜１４（およびトルク伝達軸１２）に近接しつつ対向して配置される。
【００２５】
トルク伝達軸１２（および磁性金属薄膜１４）と磁心の間には磁気回路が形成され、その磁気回路において、励磁コイル１６が励磁されたとき、外部から印加されるトルクに応じてトルク伝達軸１２に生じる応力歪みに比例する透磁率の変化によって励磁コイル１６と検出コイル２０にはインダクタンスの変化による自己誘導電圧と相互誘導電圧からなる起電圧が生じ、検出コイル２０の出力端にその誘導電圧が微少な電圧値として出力される。
【００２６】
検出コイル２０の出力は同期整流回路２８から取り出され、それに基づいて後述するように印加トルクの印加方向および大きさが検出される。
【００２７】
図２は、図１に示すトルクセンサの構造をより詳細に示すブロック図である。
【００２８】
図示の如く、この実施の形態に係る検出コイル２０は、第１の検出コイル２０ａ（図に「２次側」と示す）と第２の検出コイル２０ｂ（図に「３次側」と示す）からなる。尚、図２で励磁コイル１６を「１次側」と示す。
【００２９】
励磁コイル１６には前記した励磁電源（図に符号２６で示す）が接続され、高周波電圧を通電されて励磁され、トルクが印加されたとき、印加トルクに応じた微少な電圧が検出コイル２０ａ，２０ｂから出力される。検出コイル２０ａと２０ｂは巻きはじめ位置が相違させられ、よって検出コイル２０ａ，２０ｂを差動結合するように構成される。
【００３０】
図２に示す如く、この実施の形態に係るトルクセンサ１０は、検出コイル２０ａ，２０ｂの出力と基準信号を加算する波形加算部３０と、波形加算部３０の出力と上記した基準信号をそれぞれ波形整形する第１、第２の波形整形部３２，３４と、第１、第２の波形整形器の出力を位相で比較する位相比較部３６を備え、位相比較部３６の出力に基づいて印加トルクの印加方向と大きさを検出するように構成される。基準信号は、前記した励磁電源２６の出力がそのまま使用される。即ち、励磁電源２６は、上記した基準信号を生成する基準信号生成器としても機能する。
【００３１】
図３は、図２の構成をより詳細に示す説明ブロック図である。
【００３２】
図示の如く、この実施の形態に係るトルクセンサ１０は、励磁コイル１６が励磁されたときの検出コイル２０ａ，２０ｂのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組、より具体的には２組の波形加算部３０ａ，３０ｂと、基準信号と波形加算部３０ａ，３０ｂの出力（波形）を整形してパルスとして出力する第１、第２の波形整形部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂと、および波形整形部３２ａ，３２ｂ，３４ａ，３４ｂのそれぞれの出力（パルス）と基準信号を位相で比較し、比較結果をパルスで出力する複数組、より具体的には２組の位相比較部３６ａ，３６ｂと、位相比較部３６ａ，３６ｂのそれぞれの出力、より詳しくは、それぞれのパルス出力をＤ／Ａ変換する複数組、より具体的には２組の積分回路３８ａ，３８ｂと、積分回路３８ａ，３８ｂで電圧変換して得た電圧値Ｖａ，Ｖｂを入力してその差を増幅する差動増幅器４０とを備え、差動増幅器４０の出力（出力電圧）Ｖｏｕｔの極性および大きさに基づいて印加トルクの方向と大きさを検出するように構成される。
【００３３】
波形加算部３０ａ，３０ｂは、図４に示す如く、演算増幅器３００を備え、その非反転入力端子は抵抗を介して入力端子３０２，３０４に接続されると共に、その反転入力端子は分圧回路を介して接地される。かかる構成により、入力端子３０２，３０４から入力される基準信号と検出コイル出力が加算され、出力端子３０６，３０８から出力される。
【００３４】
尚、第１、第２の波形整形部３２，３４は、例えば、公知のシュミットトリガ回路から構成され、位相比較部３６は、ＥＸ−ＯＲ回路から構成される。
【００３５】
積分回路３８ａ，３８ｂは、抵抗３８０ａ，３８０ｂと接地端との間に介挿されたコンデンサ３８２ａ，３８２ｂからなる。また、差動増幅器４０は、演算増幅器４００を備える。積分回路３８も差動増幅器４０も、構成自体は公知なものである。
【００３６】
差動増幅器４０の出力Ｖｏｕｔはマイクロコンピュータなどに入力され、入力値から印加トルクの方向と大きさが検出される。
【００３７】
図５は、トルク伝達軸１２に右回転方向の印加トルクが入力されたとき、磁性金属薄膜１４に生じた圧縮応力と引っ張り応力に比例して生じる検出コイル２０ａ（２次側）の出力を示す説明グラフである。また図６は、トルク伝達軸１２に左回転方向の印加トルクが入力されたときの検出コイル２０ａ（２次側）の出力を示す同様の説明グラフである。
【００３８】
図５、図６に符号ａで示す波形は基準信号（基準波形あるいは基準位相）を、ｂ１，ｂ２で示す波形は検出波形（出力）を、符号ｃ１，ｃ２で示す波形は基準信号と検出波形を加算した加算波形を示す。図６中の検出波形ｂ２は、図５中の検出波形ｂ１に比して位相が１８０度異なり、そのずれ方向は、図５、図６にＡ，Ｂで示すように、反対となる。
【００３９】
図５および図６に示す加算波形（加算値）ｃ１，ｃ２は位相比較部３６ａ，３６ｂに送られ、そこで基準信号と再度、位相が比較され、そのずれ方向およびずれ量に応じた出力がパルスで位相比較部３６ａ，３６ｂから出力される。
【００４０】
この実施の形態に係るトルクセンサ１０は上記の如く、検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算して得た値を基準信号とそれぞれ位相で比較し、その比較結果のそれぞれの出力を入力して差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、検出出力が従来技術に係るトルクセンサと同程度の電圧であったとしても、その後の差動増幅器４０での増幅度を例えば１／２０まで減少することができることから、他の電気機器からのノイズの影響を受け難く、検出精度を向上させることができる。
【００４１】
また、位相で比較して得た値の差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、温度変化の影響を受け難い。さらに、検出コイル２０を二つの系統としたことで、例えば、検出コイル２０ａの出力と２０ｂの出力を絶対値で比較して所定の範囲内にあるか否か判定することで、トルクセンサ１０の故障を容易に検知することができる。
【００４２】
さらに、励磁電源２６の出力をそのまま基準信号とするようにしたので、構成としても簡易である。
【００４３】
図７は、第１の実施の形態に係るトルクセンサ１０を電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の操舵トルクを検出するトルクセンサとして利用した場合を示す、説明図である。
【００４４】
以下、図７を参照して説明すると、車両１００において運転席に配置されたステアリングホイール１０４は、ステアリングシャフト１０６に連結され、ステアリングシャフト１０６はユニバーサルジョイント１０８，１１０を介してコネクティングシャフト１１２に連結される。
【００４５】
コネクティングシャフト１１２は、ラック・ピニオン型ステアリングギア１１４のピニオン１１６に連結される。ピニオン１１６はラック１１８に噛み合っており、よってステアリングホイール１０４から入力された回転運動はピニオン１１６を介してラック１１８の往復運動に変換され、フロントアクスルの両端に配置されたタイロッド（ステアリングロッド）１２０およびキングピン（図示せず）を介して２個の前輪（操舵輪）１２２を所望の方向に転舵させる。
【００４６】
ラック１１８上には同軸に電動機１２８およびボールねじ機構１３０が配置され、モータ出力はボールねじ機構１３０を介してラック１１８の往復運動に変換され、ステアリングホイール１０４を介して入力された操舵トルク（操舵力）を補助（減少）する方向にラック１１８を駆動する。
【００４７】
ここで、ステアリングギア１１４の付近には前記したトルクセンサ１０が設けられ、運転者が入力した操舵力（操舵トルク）の方向と大きさに応じた信号を出力する。また、ステアリングシャフト１０６の付近にはロータリエンコーダなどからなる舵角センサ１３２が設けられ、運転者が入力した操舵角度の方向と大きさに応じた信号を出力する。
【００４８】
２個の前輪１２２の付近にはそれぞれ電磁ピックアップなどからなる車輪速センサ１３４が配置されて前輪１回転ごとに信号を出力すると共に、２個の後輪の付近にも同種構造の車輪速センサがそれぞれ配置されて後輪１回転ごとに信号を出力する。尚、車両１００においては内燃機関（図示せず）は前輪側に配置されており、前輪１２２を駆動輪、後輪を従動輪とする。
【００４９】
符号１４０はマイクロコンピュータからなるＥＣＵ（電子制御ユニット）を示し、前記したトルクセンサ１０などの出力はＥＣＵ１４０に入力される。ＥＣＵ１４０は入力した操舵トルクのアシスト量から指令値（ＰＷＭによるデューティ比）を算出し、モータ駆動回路１４２に出力し、電動機１２８を駆動制御する。
【００５０】
第２の実施の形態は上記の如く構成したので、トルクセンサ１０を電動パワーステアリング装置に用いるときも、電動機１２８への通電電流からのノイズの影響を受け難く、検出精度を向上させることができると共に、温度変化に対しても安定した検出特性を得ることができ、よって検出精度を一層向上させることができる。
【００５１】
第１および第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０は上記の如く、トルク伝達軸１２に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜１４と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイル１６と検出コイル２０と、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルの出力と基準信号を加算する（波形）加算部３０と、および前記加算部の出力と前記基準信号を位相で比較する位相比較部３６とを備え、前記位相比較部の出力、より詳しくは位相比較部の出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクを検出するように構成した。
【００５２】
また、第１および第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０は上記の如く、トルク伝達軸１２に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜１４と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイル１６と複数組、より具体的には２組の検出コイル２０ａ，２０ｂと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組、より具体的には２組の（波形）加算部３０ａ，３０ｂと、および前記加算部のそれぞれの出力と前記基準信号を位相で比較する複数組、より具体的には２組の位相比較部３６ａ，３６ｂと、および前記位相比較部のそれぞれの出力、より詳しくは、それぞれの出力を電圧変換して得た電圧値を入力してその差を増幅する差動増幅器４０とを備え、前記差動増幅器の出力の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクを検出する如く構成した。
【００５３】
また、第１および第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０にあっては、前記基準信号が、前記励磁コイルの励磁電源２６の出力からなる如く構成した。
【００５４】
第２の実施の形態に係るトルクセンサ１０にあっては、電動機１２８によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の前記操舵トルクを検出するトルクセンサである如く構成した。
【００５５】
尚、上記した第１の実施の形態において、図３に示す如く、検知コイル２０、波形加算部３２、位相比較部３６、積分回路３８などを２組設けるようにしたが、いずれか一方、即ち、１組だけ設けるようにしても良い。その場合は、積分回路３８の出力Ｖａ（あるいはＶｂ）に基づいて印加トルクが検知されるようになる。請求項１項の記載は、それに基づく。
【００５６】
さらに、上記した第１の形態において、図３に示す如く、検知コイル２０、波形加算部３０、位相比較部３６、積分回路３８などを２組設けるようにしたが、３組以上であっても良い。
【００５７】
さらに、上記した第１の形態において、図２および図３に示す如く、第１、第２の波形整形部３２，３４を設けたが、波形整形部はこの発明に係るトルクセンサにとって必須なものではなく、省略しても良い。
【００５８】
さらに、基準信号を励磁電源２６の出力としたが、励磁電源２６と別に、基準信号発生器を設けるようにしても良い。
【００５９】
【発明の効果】
請求項１項にあっては、励磁コイルが励磁されたときの検出コイルの出力と基準信号を加算し、加算値と基準信号を位相で比較し、その比較出力、より詳しくは比較出力を電圧変換して得た電圧値の極性および大きさに基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルク、より具体的にはトルクの加わった方向と大きさを検出するように構成した。即ち、検出出力と基準信号との位相差を示す出力に基づいて印加トルクを検出するようにしたので、検出電流が微弱であっても、他の電気機器などのノイズの影響を受け難いため、検出精度を向上させることができる。
【００６０】
請求項２項にあっては、励磁コイルが励磁されたときの検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算して基準信号とそれぞれ位相で比較し、その比較結果のそれぞれの出力を入力して差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出する如く構成したので、請求項１項で述べたと同様に検出出力が微弱であってもノイズの影響を受け難くて検出精度に優れると共に、複数組、より具体的には２組の比較出力の差分を増幅して得た値に基づいて印加トルクを検出することから、温度変化の影響を受け難く、安定した検出特性を得ることができて検出精度を一層向上させることができる。
【００６１】
請求項３項にあっては、基準信号が励磁コイルの励磁電源の出力からなる、換言すれば、基準信号を発生する発生器を不要としたので、その分だけ構造を簡易にすることができる。
【００６２】
請求項４項にあっては、請求項１項から３項に係るトルクセンサは上記した効果を有するので、電動パワーステアリング装置に用いるときも、電動機に通電電流からのノイズの影響を受け難いと共に、請求項２項に係るトルクセンサであるときは、さらに温度変化に対しても安定した検出特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一つの実施の形態に係るトルクセンサを模式的に示す原理図である。
【図２】図１に示すトルクセンサの構造をより詳細に示すブロック図である。
【図３】図２に示すトルクセンサの構成をより詳細に示す説明ブロック図である。
【図４】図３などに示す波形加算部の構成を具体的に示す回路図である。
【図５】図３に示すトルクセンサにおいてトルク伝達軸に右回転方向の印加トルクが入力されたとき、磁性金属薄膜に生じた圧縮応力と引っ張り応力に比例して生じる検出コイルの出力を示す説明グラフである。
【図６】図３に示すトルクセンサにおいてトルク伝達軸に左回転方向の印加トルクが入力されたとき、磁性金属薄膜に生じた圧縮応力と引っ張り応力に比例して生じる検出コイルの出力を示す説明グラフである。
【図７】図３に示すトルクセンサを電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の操舵トルクを検出するトルクセンサとして利用した場合を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ トルクセンサ
１２ トルク伝達軸
１４ 磁性金属薄膜
１６ 励磁コイル
２０ａ 検出コイル
２０ｂ 検出コイル
２６ 励磁電源
３０ 波形加算部（加算部）
３２ 第１の波形整形部
３４ 第２の波形整形部
３６ 位相比較部
３８ 積分回路
４０ 作動増幅器
１００ 車両
１０４ ステアリングホイール
１１４ ステアリングギア
１１６ ピニオン
１１８ ラック
１２２ 前輪
１２８ 電動機
１３０ ボールねじ機構
１４０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）
Claims (4)
- トルク伝達軸に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイルと検出コイルと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルの出力と基準信号を加算する加算部と、および前記加算部の出力と前記基準信号を位相で比較する位相比較部とを備え、前記位相比較部の出力に基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクを検出することを特徴とするトルクセンサ。
- トルク伝達軸に固定され、磁気異方性を備えた磁性金属薄膜と、前記磁性金属薄膜に近接して配置された励磁コイルと複数組の検出コイルと、前記励磁コイルが励磁されたときの前記検出コイルのそれぞれの出力と基準信号をそれぞれ加算する複数組の加算部と、および前記加算部のそれぞれの出力と前記基準信号を位相で比較する複数組の位相比較部と、および前記位相比較部のそれぞれの出力を入力してその差を増幅する差動増幅器とを備え、前記差動増幅器の出力に基づいて前記トルク伝達軸に印加されるトルクを検出することを特徴とするトルクセンサ。
- 前記基準信号が、前記励磁コイルの励磁電源の出力からなることを特徴とする請求項１項または２項記載のトルクセンサ。
- 前記トルクセンサが、電動機によって車両の操舵トルクを補助する電動パワーステアリング装置の前記操舵トルクを検出するトルクセンサであることを特徴とする請求項１項から３項のいずれかに記載のトルクセンサ。
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