JP2004219341A

JP2004219341A - トルクセンサ

Info

Publication number: JP2004219341A
Application number: JP2003008950A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yanai; 理谷内; Kotaro Shiino; 高太郎椎野; Toshiaki Nakamura; 俊晃中村
Original assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 2003-01-17
Filing date: 2003-01-17
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】各種の誤差や外乱による構成部材のずれ等の影響を受けることなく、常時精度の高いトルク検出を実現する。
【解決手段】トーションバーの両端部に夫々遮光板８，９を固設し、遮光板８，９に窓１３，１４を円周方向等ピッチに形成し、遮光板８，９の相対回動に応じて窓のオーバーラップＬを変化させる。遮光板８，９を間に挟む軸方向位置にＬＥＤ１１とフォトダイオード１２を配設し、オーバーラップＬを通ってフォトダイオード１２で検出される光量からトルクを求める。このようなトルクセンサにおいて、フォトダイオード１２の受光面１２ａを両遮光板８，９の窓１３，１４のオーバーラップＬ部分の径方向幅よりも小さい径方向幅に形成し、その受光面１２ａをオーバーラップＬ部分の最大径方向位置と最小径方向位置の間に配置する。両遮光板８，９の相対的な軸ずれが検出光量に影響しなくなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、光学的な手段によっ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】
この種のトルクセンサとして、次のようなものが案出されている。
【０００３】
このトルクセンサは、トーションバーの捩り弾性を利用して入力トルクを回動変位に変換し、その回動変位を光学的に検出するようにしたものであり、具体的には、入力側部材と出力側部材とに結合されたトーションスプリングの両端部に夫々遮光板が固設され、この各遮光板に、両者の相対回動に応じて互いのオーバーラップ面積が変化するように夫々開口部が形成される一方で、両遮光板を間に挟む軸方向位置に、発光器と光検出器とが配置されている。また、両遮光板の開口部は、円周方向に沿って等ピッチとなるように複数設けられ、入力部材と出力部材がいずれの回転位置で相対回動したとしても、一様の光量変化を得られるようになっている。
【０００４】
このトルクセンサの場合、両開口部のオーバーラップ部分を通過して光検出器で検出される光量が入力トルクに応じて変化するため、この光検出器によって検出される検出値から入力トルクを求めることができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６１−２８０５３５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この従来のトルクセンサの場合、光検出器の受光面が両遮光板の開口部のオーバーラップ部分よりも大きい径方向幅に形成されているため、両遮光板の軸心に相対的なずれがあると、光検出器の実質的な受光面積（受光光量）が変化してしまう。つまり、両遮光板の軸心の相対的なずれによって両者の開口部相互の径方向位置が変化すると、その変化位置におけるオーバーラップ部分の径方向幅が変化し、光検出器の実質的な受光面積が変わってしまう。したがって、このことが原因してトルクの検出精度が低下することが懸念される。
【０００７】
そこでこの出願の発明は、各種の誤差や外乱による構成部材のずれ等の影響を受けることなく、常時精度の高いトルク検出を実現することのできるトルクセンサを提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するための手段として、この出願の発明は、光検出器の受光面を両遮光板の開口部のオーバーラップ部分の径方向幅よりも小さい径方向幅に形成すると共に、その受光面を前記オーバーラップ部分の最大径方向位置と最小径方向位置の間に配置するようにした。
【０００９】
この発明の場合、両遮光板の軸心が相対的に多少ずれることがあっても、光検出器の受光面は、予め、そのずれ分を見込んだ径方向範囲内に配置しておきさえすれば、確実に開口部のオーバーラップ部分の内側領域内に位置されることとなる。このため、光検出器の受光面は、両遮光板の軸心のずれに拘らず常に径方向の全幅で光を受けることとなり、両遮光板の相対回動量が受光面の光量変化に正確に反映されるようになる。したがって、この出願の発明によれば、常時精度の高いトルク検出を実現することができる。
【００１０】
また、発光器と光検出器の対から成る検出ユニットを二組設け、その二組の検出ユニットを軸回り方向にほぼ１８０°ずらした位置に配置し、両検出ユニットの光検出器によって検出される光量の和からトルクを求めるようにしても良い。
【００１１】
この場合、両遮光板の軸心がトーションバーの回転軸に対してずれることがあっても、二組の検出ユニットが軸回り方向にほぼ１８０°ずれた位置に配置されているため、一方の検出ユニット側の検出光量の変化分を他方の検出ユニットの検出光量の変化によって相殺することができる。
【００１２】
また、光検出器の受光面の周方向幅を、遮光板の隣接する開口部間のピッチ角と同じになるように設定した場合には、発光器と光検出器の対から成る検出ユニットを二組設け、前記遮光板の隣接する開口部間のピッチ角を１ピッチとしたときに、前記二組の検出ユニットを軸回り方向に２分の１ピッチの奇数倍ずらした位置に配置し、両検出ユニットの光検出器によって検出される光量の和からトルクを求めることが望ましい。
【００１３】
この場合、受光面の周方向幅が開口部間のピッチ角と同じになるように設定されているため、光検出器の受光面に対して開口されるオーバーラップ部分の周方向幅は、入力側部材と出力側部材の相対回動量が一定であれば、両部材の絶対回転位置に拘らず常に一定となる。しかし、入出力部材の絶対回転位置によっては、一つのオーバーラップ部分が受光面の周方向幅の中心付近で全幅分開口する場合と、二つのオーバーラップ部分が、両者の周方向幅の和が一つオーバーラップ部分の全幅分となるように受光面の周方向の両端部付近で部分的に開口する場合とがある。このとき、例えば、発光器の中心が受光面の周方向幅の中心付近にあるとすれば、一つの光検出器で検出される光量は、オーバーラップ部分の周方向の開口幅が同じであっも発光器の光量分布のばらつきのために前者の方が後者よりも大きくなってしまう。
【００１４】
この発明においては、二組の検出ユニットを軸回り方向に２分の１ピッチの奇数倍ずらした位置に配置したため、一方の検出ユニット側で一つのオーバーラップ部分が受光面の中心付近で全幅分開口するときには、他方の検出ユニット側は二つのオーバーラップ部分が受光面の両端部で開口し、逆に、一方の検出ヨニット側で二つのオーバラップ部分が両端部で開口するときには、他方の検出ユニット側は一つのオーバーラップ部分が受光面の中央付近で開口する。したがって、両検出ユニットの検出光量の総和は常にほぼ一定となるため、発光器の光量分布のばらつきに起因する検出精度の低下は生じなくなる。
【００１５】
また、前記各遮光板の開口部を奇数個に設定し、前記二組の検出ユニットを軸回り方向に１８０°ずらした位置に配置するようにしても良い。
【００１６】
この場合、各遮光板には、奇数個の開口部が等ピッチで形成されているため、二組の検出ユニットは、軸心を挟んだ相反位置で相互に２分の１ピッチの奇数倍ずれることとなる。したがって、両遮光板の軸心のずれに起因する検出精度の低下と、発光器の光量分布のばらつきに起因する検出精度の低下を併せて防止することができる。
【００１７】
また、さらに発光器から発された光を遮光板の相対回動に拘らず一定受光面積で受ける補正用光検出器を光検出器に近接させて配設し、光検出器で検出された光量を補正用光検出器で検出された光量によって除算するようにしても良い。
【００１８】
この場合、開口部のオーバーラップに応じた光検出器の実受光面積と、補正用光検出器の一定の受光面積との比を演算し、その面積比を基にしてトルクを求めるため、発光器自体の光量の変化や、発光器と光検出器の間の距離変化等による光量変化の影響を受けることなく、常に、安定したトルクの検出を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、この出願の発明の実施形態について説明する。
【００２０】
まず、この出願の発明の第１の実施形態を図１〜図９に基いて説明する。図２は、この発明にかかるトルクセンサ１を車両用パワーステアリング装置の操舵トルク検出部に適用した一例を示すものであり、パワーステアリング装置は、以下のような概略構成となっている。
【００２１】
即ち、車体に支持固定されるハウジング２には、ステアリングホイール側の入力シャフト３（入力側部材）と、ホイール操舵用のラックに連係される出力シャフト４（出力側部材）が夫々軸受５を介して回動自在に支持されており、入力シャフト３と出力シャフト４はトーションバー６を介して連結され、両者間に作用するトルクがトーションバー６の捩り量に変換されるようになっている。出力シャフト４の軸方向中間位置の外周にはアシスト用ギヤ７が取り付けられ、そのギヤ７に、入力トルクに応じたアシスト力を付与するための電動モータの出力ギヤ（図示せず）が噛合されている。この発明にかかるトルクセンサ１は、入力シャフト３と出力シャフト４の突き合わせ部に設けられ、前記トーションバー６の捩りによる両シャフト３，４の相対回動量を光学的に検出し、その信号を電動モータの制御部に出力するようになっている。
【００２２】
トルクセンサ１は、入力シャフト３と出力シャフト４の突き合わせ部に夫々固定された第１遮光板８と第２遮光板９と、ハウジング２側に固定設置された二組の検出ユニット１０Ａ，１０Ｂから構成され、各検出ユニット１０Ａ，１０Ｂは、軸方向に離間した２位置で両遮光板８，９を間に挟むように配置された発光器としてのＬＥＤ１１と光検出器としてのフォトダイオード１２とを備えている。
【００２３】
図１に示すように、第１遮光板８と第２遮光板９は夫々円板状の基面を有し、その各基面には、略扇状の窓１３，１４（開口部）が円周方向に等ピッチに複数個（この例の場合、８個）形成されている。第１遮光板８の基面は第２遮光板９の基面よりも一回り小さく（小径に）形成され、第２遮光板９の各窓１４は第１遮光板８の基面の径方向外側領域まで延長されている。また、両遮光板８，９の各窓１３，１４の中心角と隣接する窓１３，１３（１４，１４）間の遮光部の中心角は同角度に設定され、初期組付状態（トーションバー６に作用するトルクがほぼ０の状態）においては、両遮光板８，９の窓１３，１４のオーバーラップＬ部分の中心角が各遮光板８，９の窓１３，１４の中心角ちょうど半分の角度となっている。尚、第２遮光板９の窓１４の径方向外側領域は、第１遮光板８の外側に位置されるため、両遮光板８，９の相対回動位置に拘らず常に一定の開口面積となる。
【００２４】
ここで、各検出ユニット１０Ａ，１０Ｂと遮光板８，９による回動角検出の基本原理を図３〜図５を参照して簡単に説明する。尚、図３，図４は、原理の理解を容易にするため各遮光板８，９の窓１３，１４を４個に減らしてあるが、基本機能は８個の窓の場合と同様である。
【００２５】
第１遮光板８と第２遮光板９には、同じ中心角の窓１３，１４が等ピッチで同数形成され（図３Ａ参照。）、初期組付状態において、両遮光板８，９の窓１３，１４のオーバーラップＬがちょうど窓一つの中心角の半分になるように設定されている（図３Ｂ参照。）ため、この状態から両遮光板８，９が相対回動すると、窓１３，１４のオーバーラップＬの中心角（周方向幅）は初期組付状態を中心に両遮光板８，９の相対回動角度に応じて増減変化する（図３Ｃ参照）。したがって、このときにおけるオーバーラップＬ部分の円周方向幅の増減変化（中心角の変化）を検出すれば、両遮光板８，９の相対回動角度を求めることができる。各検出ユニット１０Ａ，１０Ｂは、ＬＥＤ１１から発され、オーバーラップＬ部分を通過した光の光量をフォトダイオード１２で出力電圧として検出し、その結果を基に前記相対回動角度を求めるようにしている。
【００２６】
また、フォトダイオード１２の受光面１２ａは、図１，図４に示すように、各遮光板８，９の隣接する窓１３，１３（１４，１４）のピッチ角Ｐと合致するようにその円周方向幅（中心角）が設定され、入力シャフト３の回転によって両遮光板８，９がいずれの回転位置に変化しても、同様にオーバーラップ変化を検出できるようになっている。
【００２７】
即ち、今、両遮光板８，９が一定のオーバーラップのまま回転しているものとすると、図５に示すように、ある瞬間では一つのオーバーラップＬが周方向幅全域で受光面１２ａに開口する（図５中のａ_２，ｂ_２参照。）ものの、その後はそのオーバーラップＬの開口幅は次第に減少し（図５中のａ_３，ｂ_３参照）、それと同時に次のオーバーラップＬの開口幅が次第に増大していく（図５中のｂ_１，ｃ_１参照。）。したがって、一つのオーバーラップＬが周方向幅の全域で受光面１２ａに開口する場合と、二つのオーバーラップＬが一部ずつ受光面１２ａに開口する場合でオーバーラップＬの総開口幅は常に同じになり、その結果、フォトダイオード１２からは常に一定の出力電圧ｖ_１が得られることとなる。
【００２８】
ところで、このトルクセンサの場合、各フォトダイオード１２の受光面１２ａは、図１に示すように（図４の場合も同様）オーバーラップＬ部分の径方向幅よりも小さく、かつ、オーバーラップＬ部分の最大径方向位置と最小径方向位置の間に位置されるように設置されている。より正確には、受光面１２ａは、両遮光板１３，１４の相対的な軸ずれの可能性を考慮に入れ、仮に、軸ずれがあったとしても受光面１２の全径方向幅で光を取り入れることのできる領域に設置されている。したがって、このフォトダイオード１２の出力は、両遮光板８，９の相対的な軸ずれの影響を受けることなく、常にオーバーラップＬの周方向幅の変化を正確に反映させたものとなる。
【００２９】
また、ＬＥＤ１１の照射面積上の光量は、全域において均一であることが理想であるが、実際にはレンズ特性の影響等によって、例えば、図６に示すようなばらつきのある分布となる。この光量分布は、通常、ＬＥＤ１１の中心付近の光量が最も大きくなり、外側に広がるほどその光量が減少する傾向にある。したがって、図７（Ａ）で示すように、一つのオーバーラップＬが周方向の全幅で受光面１２ａに開口する場合（ＬＥＤ１１の中心部付近で光量を検出する場合）と、図７（Ｂ）で示すように、二つのオーバーラップＬが夫々部分的に受光面１２ａに開口する場合（ＬＥＤ１１の周辺部で光量を検出する場合）では、開口面積が同じであっても光量分布のばらつきによって検出光量に相違が生じてしまう。
【００３０】
しかし、このトルクセンサ１においては、二つの検出ユニット１０Ａ，１０Ｂのフォトダイオード１２の受光面１２ａが２分の１ピッチの奇数倍ずれる位置に設置され、両検出ユニット１０Ａ，１０Ｂのフォトダイオード１２によって検出される光量（出力電圧）の総和からトルクを求めるようにしており、このため、前述の光量分布のばらつきの影響を受けるようなことはない。つまり、このトルクセンサ１の場合、図８に示すように、一方の検出ユニット１０Ａの受光面１２ａがＬＥＤ１１の中心部付近で光量を検出しているときには、他方の検出ユニット１０Ｂの受光面１２ａはＬＥＤ１１の周辺部で光量を検出することとなるため、両検出ユニット１０Ａ，１０Ｂの光量分布のばらつきは相互に相殺され、検出光量の総和としては常に一定になる。
【００３１】
さらに、この実施形態のトルクセンサ１においては、二つの検出ユニット１０Ａ，１０Ｂは円周方向にほぼ１８０°ずれた位置に配置されており、そのために以下のようなさらなる効果を得ることができる。
【００３２】
即ち、このトルクセンサ１の場合、二つの検出ユニット１０Ａ，１０Ｂが円周方向のほぼ相反位置に配置されているため、両遮光板８，９が回転軸に対して軸ずれすることがあっても、軸ずれによる一方の検出ユニット１０Ａ側での検出光量の増大分を、他方の検出ユニット１０Ｂ側の検出光量の減少分で相殺することができる。このため、回転軸に対する両遮光板８，９の軸ずれによる検出結果の変動を無くすことができる。
【００３３】
また、この実施形態のトルクセンサ１は、温度変化等に伴うＬＥＤ１１の光量変化やＬＥＤ１１とフォトダイオード１２の間隔変化、ＬＥＤ１１の経時劣化等による検出トルクの狂いを補正するための補正用フォトダイオード１５（補正用光検出器）が設けられている。この補正用フォトダイオード１５は、二つの検出ユニット１０Ａ，１０Ｂに夫々設けられ、各検出ユニット１０Ａ，１０Ｂのフォトダイオード１２の径方向外側位置に近接配置されている。そして、各検出ユニット１０Ａ，１０Ｂの補正用フォトダイオード１５は、隣接する窓１４，１４間のピッチ角と同ピッチ角の受光面１５ａ（以下、「補正用受光面１５ａ」と呼ぶ。）を有し、ＬＥＤ１１から発され、第２遮光板９の窓１４の第１遮光板８よりも外側にある領域（以下、「補正用窓領域Ｌ_０」と呼ぶ。）を通過した光の光量を補正用出力電圧として出力するようになっている。尚、補正用受光面１５ａは、隣接する窓１４，１４間のピッチ角と同ピッチ角に形成されているため、入力シャフト３の回転位置に拘らず補正用受光面１５ａに開口する補正用窓領域Ｌ_０の周方向幅の総和は常に一定となる。また、ＬＥＤ１１は、図１に示すようにオーバーラップＬ部分と補正用窓領域Ｌ_０のほぼ中間の径方向位置に配置されている。
【００３４】
このトルクセンサにおいては、補正用受光面１５ａで検出された光量（出力電圧）を以下のようにして補正に用いている。
【００３５】
即ち、フォトダイオード１２の受光面１２ａで検出された光量（出力電圧）は、補正用受光面１５ａで検出された光量（出力電圧）で除算することにより、オーバーラップＬ部分の面積変化（正確には、受光面１２ａで実質的に光を受ける部分の面積変化。）以外の光量変化の要因を排除するようにしている。つまり、オーバーラップＬ部分の面積と受光面１２ａでの検出光量は比例関係にあるが、その検出光量にはＬＥＤ１１自体の光量変化（図９参照。）やＬＥＤ１１と受光面１２ａの間の距離変化等の変動要因の影響が含まれてしまう。これに対し、受光面１２ａで検出された光量を補正用受光面１５ａで検出された光量で除算した場合には、一定面積の補正用窓領域Ｌ_０に対するオーバーラップＬ部分の面積比が求まり、そこには面積変化以外の変動要因の影響が含まれなくなる。したがって、このトルクセンサにおいては、このような原理によりオーバーラップの面積変化（周方向幅の変化）を正確に求めることができるため、トルクの検出精度をより高めることができる。
【００３６】
このトルクセンサ１は、以上説明したように入力シャフト３の回転位置に拘らず入力トルクを正確に検出することができるが、このトルク検出は基本的に前述のオーバーラップＬ部分の面積を基に求めるものであるため、入力シャフト３が回転しているときは勿論のこと、回転が停止している場合であっても同様にトルク検出を行うことができる。
【００３７】
つづいて、図１０〜図１２に示す第２の実施形態について説明する。尚、第１の実施形態と同一部分には同一符号を用い、重複する部分については説明を省略するものとする。
【００３８】
このトルクセンサ１０１は基本的な構成は第１の実施形態のものと同様であるが、ＬＥＤ１１から発された光が通過する第１，第２遮光板１０８，１０９の開口部の形状と、その開口部の数が第１の実施形態のものと異なっている。
【００３９】
この実施形態の場合、両遮光板１０８，１０９の開口部は径方向外側に開いた略コ字状の切欠き１１３，１１４によって構成されており、これらの遮光板１０８，１０９の各切欠き１１３，１１４の数は１５個に設定されている。図１０は、トーションバーに作用するトルクがほぼ０である初期組付状態を示し、図１１，図１２は、夫々正トルクと負トルクの入力時を示している。これらの図に示すように、この実施形態のトルクセンサ１０１の場合にも、切欠き１１３，１１４のオーバーラップＬ部分は初期組付状態を中心に両遮光板１０８，１０９の回動に応じて増減変化する。そして、光検出器であるフォトダイオード１１は、やはりオーバーラップＬ部分の径方向幅よりも小さい径方向幅に形成され、両遮光板１１３，１１４の相対的な軸ずれを見込んでオーバーラップＬ部分の最大径方向位置と最小径方向位置の間に配置されている。
【００４０】
したがって、この実施形態のトルクセンサ１０１の場合にも、両遮光板１１３，１１４の相対的な軸ずれに起因する検出精度の低下を防止することができる。また、このトルクセンサ１０１の場合にも、補正用窓領域Ｌ_０と補正用フォトダイオード１５が設けられており、第１の実施形態と同様にオーバーラップＬ部分の面積変化以外の光量変化の要因を排除できるようになっている。
【００４１】
また、この実施形態の場合、図１０に示すように二つ検出ユニット１１０Ａ，１１０Ｂを円周方向にちょうど１８０°ずれた位置に配置するようにすれば、両遮光板１１３，１１４の回転軸に対する軸ずれの影響を完全に無くすことができる。そして、このようにした場合には、切欠き１１３，１１４の数が奇数の１５個であるため、円周方向にちょうど１８０°ずれた位置が２分の１ピッチの奇数倍となり、このことからＬＥＤ１１の光量のばらつきによる受光光量の変化をも第１の実施形態と同様に無くすことができる。
【００４２】
尚、この出願の発明の実施形態は以上で説明したものに限るものでなく、例えば、発光器と光検出器はＬＥＤとフォトダイオード以外のものであっても良く、また、トルクセンサの適用もパワーステアリング装置以外の装置であっても良い。
【００４３】
次に、上記の各実施形態から把握し得る請求項に記載以外の発明について、以下にその作用効果と共に記載する。
【００４４】
（イ）入力側部材と出力側部材とに結合されたトーションバーの両端部に夫々遮光板を固設し、この各遮光板に、複数の開口部を円周方向等ピッチに設け、両遮光板の相対回動に応じて両者の開口部のオーバーラップ面積が変化するようにし、さらに前記両遮光板を間に挟む軸方向位置に発光器と光検出器とを配設し、両遮光板の開口部のオーバーラップ部分を通って光検出器に検出される光量からトルクを求めるトルクセンサにおいて、
発光器と光検出器の対から成る検出ユニットを二組設け、その二組の検出ユニットを軸回り方向にほぼ１８０°ずらした位置に配置し、両検出ユニットの光検出器によって検出される光量の和からトルクを求めることを特徴とするトルクセンサ。
【００４５】
この場合、両遮光板の軸心がトーションバーの回転軸に対してずれたときに、両遮光板の回転位置によってトルクの検出結果が異なってしまう不具合を解決することができる。つまり、二つの検出ユニットが軸回り方向にほぼ１８０°ずれた位置に配置されているため、一方の検出ユニット側の検出光量の変化分を他方の検出ユニットの検出光量の変化によって相殺し、両遮光板の回転位置に拘らず常に正確なトルクを検出することができる。
【００４６】
（ロ）入力側部材と出力側部材とに結合されたトーションバーの両端部に夫々遮光板を固設し、この各遮光板に、複数の開口部を円周方向等ピッチに設け、両遮光板の相対回動に応じて両者の開口部のオーバーラップ面積が変化するようにし、さらに前記両遮光板を間に挟む軸方向位置に発光器と光検出器とを配設し、両遮光板の開口部のオーバーラップ部分を通って光検出器に検出される光量からトルクを求めるトルクセンサであって、光検出器の受光面の周方向幅を、前記遮光板の隣接する開口部間のピッチ角と同じになるように設定したものにおいて、
発光器と光検出器の対から成る検出ユニットを二組設け、前記遮光板の隣接する開口部間のピッチ角を１ピッチとしたときに、前記二組の検出ユニットを軸回り方向に２分の１ピッチの奇数倍ずらした位置に配置し、両検出ユニットの光検出器によって検出される光量の和からトルクを求めることを特徴とするトルクセンサ。
【００４７】
この場合、発光器の光量分布のばらつきによって検出精度が低下する不具合を解消することができる。つまり、二つの検出ユニット部分で検出光量のばらつきを相互に相殺することができるため、光量分布のばらつきによる検出精度の低下を確実に防止することができる。
【００４８】
（ハ）前記各遮光板の開口部を奇数個に設定し、前記二組の検出ユニットを軸回り方向に１８０°ずらした位置に配置したことを特徴とする前記（ロ）に記載のトルクセンサ。
【００４９】
この場合、（イ），（ロ）の効果を同時に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の第１の実施形態を示すものであり、図２のＡ矢視に相当する平面図。
【図２】同実施形態を示す断面図。
【図３】同実施形態の作動原理を示す模式的平面図。
【図４】同実施形態の作動原理を示す模式的平面図。
【図５】同実施形態の窓のオーバーラップ位置と出力の関係を示すグラフ。
【図６】同実施形態の窓のオーバーラップ内における光量分布を示すグラフ。
【図７】同実施形態の窓のオーバーラップ位置の変化と受光面の受光位置の関係を示す模式図。
【図８】同実施形態の転舵角度が変化しているときにおける出力電圧の変動状態を示すグラフ。
【図９】同実施形態のＬＥＤ光量が漸減したときにおける測定光量の変化を示すグラフ。
【図１０】この出願の第２の実施形態を示す模式的平面図。
【図１１】同実施形態の作動状態を示す模式的平面図。
【図１２】同実施形態の作動状態を示す模式的平面図。
【符号の説明】
１，１０１…トルクセンサ
３…入力シャフト（入力側部材）
４…出力シャフト（出力側部材）
６…トーションバー
８，１０８…第１遮光板
９，１０９…第２遮光板
１０Ａ，１０Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ…検出ユニット
１１…ＬＥＤ（発光器）
１２…フォトダイオード（光検出器）
１３，１４…窓（開口部）
１５…補正用フォトダイオード（補正用光検出器）
１１３，１１４…切欠き（開口部）

Claims

入力側部材と出力側部材とに結合されたトーションバーの両端部に夫々遮光板を固設し、この各遮光板に、複数の開口部を円周方向等ピッチに設け、両遮光板の相対回動に応じて両者の開口部のオーバーラップ面積が変化するようにし、さらに前記両遮光板を間に挟む軸方向位置に発光器と光検出器とを配設し、両遮光板の開口部のオーバーラップ部分を通って光検出器に検出される光量からトルクを求めるトルクセンサにおいて、
前記光検出器の受光面を前記両遮光板の開口部のオーバーラップ部分の径方向幅よりも小さい径方向幅に形成すると共に、その受光面を前記オーバーラップ部分の最大径方向位置と最小径方向位置の間に配置したことを特徴とするトルクセンサ。
発光器と光検出器の対から成る検出ユニットを二組設け、その二組の検出ユニットを軸回り方向にほぼ１８０°ずらした位置に配置し、両検出ユニットの光検出器によって検出される光量の和からトルクを求めることを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
光検出器の受光面の周方向幅を、前記遮光板の隣接する開口部間のピッチ角と同じになるように設定した請求項１に記載のトルクセンサにおいて、発光器と光検出器の対から成る検出ユニットを二組設け、前記遮光板の隣接する開口部間のピッチ角を１ピッチとしたときに、前記二組の検出ユニットを軸回り方向に２分の１ピッチの奇数倍ずらした位置に配置し、両検出ユニットの光検出器によって検出される光量の和からトルクを求めることを特徴とするトルクセンサ。
前記各遮光板の開口部を奇数個に設定し、前記二組の検出ユニットを軸回り方向に１８０°ずらした位置に配置したことを特徴とする請求項３に記載のトルクセンサ。
前記発光器から発された光を遮光板の相対回動に拘らず一定受光面積で受ける補正用光検出器を光検出器に近接させて配設し、光検出器で検出された光量を補正用光検出器で検出された光量によって除算することで検出トルクを補正することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトルクセンサ。