【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はトルクセンサに係り、特に、トルクセンサを大型化することなく、トルクセンサと同軸で回転角を検出することができるトルクセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸のトルクを検出するトルクセンサには、磁気歪み効果を利用した磁歪式のトルクセンサがある。図１２に示す如く、磁歪式のトルクセンサ１０２は、図示しないトルク入力軸とトルク出力軸との間に設けられるセンサ軸１０４を備えている。センサ軸１０４は、磁歪性を有する材料で形成され、軸心方向両端にトルク入力軸に連結されるトルク入力部１０６とトルク出力軸に連結されるトルク出力部１０８とを有し、且つ軸心方向中間部位に所定間隔で離間して軸心方向に対して所定角度（例えば、４５度）で互いに反対方向に傾斜する一対の入力側磁気異方性部１１０・出力側磁気異方性部１１２を有している。
【０００３】
センサ軸１０４は、軸心方向両側を軸受１１４により保持部材１１６に軸支して設けている。保持部材１１６には、回路基板１１８を取付ねじ１２０により取付けている。
【０００４】
センサ軸１０４の周囲には、コイルボビン１２２を設けている。コイルボビン１２２には、前記入力側磁気異方性部１１０に対応位置させて入力側センサコイル１２４を設けるとともに、前記出力側磁気異方性部１１２に対応位置させて出力側センサコイル１２６を設けている。入力側センサコイル１２４は、入力側トルク検出用コイル１２８と入力側励磁コイル１３０からなる。出力側センサコイル１２６は、出力側トルク検出用コイル１３２と出力側励磁コイル１３４からなる。
【０００５】
前記コイルボビン１２２には、軸方向両端に跨って入力側センサコイル１２４と出力側センサコイル１２６とを覆うヨーク１３６を設け、軸心方向中央部位にコンタクトピン１３８を径方向に指向させて立設している。コンタクトピン１３８は、ヨーク１３６を挿通するとともに前記回路基板１１８を貫通して外方に突出させて設けている。回路基板１１８には、コネクタ１４０を設けている。
【０００６】
トルクセンサ１０２は、入力側励磁コイル１３０と出力側励磁コイル１３４とを励磁すると、入力側トルク検出用コイル１２８と出力側トルク検出用コイル１３２とに、センサ軸１０４に入力するトルクに基づく入力側磁気異方性部１１０と出力側磁気異方性部１１２との誘磁率変化に対応した検出電圧が発生する。トルクセンサ１０２は、入力側トルク検出用コイル１２８と出力側トルク検出用コイル１３２とに発生した各検出電圧の差より、センサ軸１０４に入力するトルクを検出する。
【０００７】
従来のトルクセンサには、回転体の回転軸方向に磁気的に不連続な部分として螺旋状の突起部を設け、この突起部に近接する磁気センサによって回転体の２箇所で回転角度を検出し、トルク印可時の回転角度差より入力トルクを検出するものがある（例えば、特許文献１参照。）。
また、従来のトルクセンサには、入力軸及び出力軸に円環状で複数の切り欠きを有する磁性板を夫々設け、この２枚の磁性板の近傍２箇所に磁気センサと磁石を設け、この２箇所の磁気センサ出力差（変化）より操舵角及び入力トルクを検出するものがある（例えば、特許文献２参照。）。
さらに、従来のトルクセンサには、回転体に設けられたターゲットの近接部位を検出し、その各検出信号の位相が所定電気信号異なる第１、２検出手段を設け、この第１、２検出手段が夫々検出した部位に基づき回転体の回転変位角度を検出する回転角度検出装置であって、検出信号の最大値及び最小値の略中間値と第１、第２検出手段の各検出信号の大小を判定する第１判定部と、第１、第２検出手段の各検出信号の大小を判定する第２判定部と、各検出信号及び略中間値の差の大小を判定する第３判定部とを備え、各判定結果に基づき回転体の回転方向の変位角度を検出するものがある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−３５２５０２号公報（特許請求の範囲、図３）
【特許文献２】
特開２００１−９１３７６号公報（特許請求の範囲、図６）
【特許文献３】
特開２００３−４２８６３号公報（第６〜９頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記図１２に示すトルクセンサ１０２は、トルク検出のみであり、回転角を検出するには別途に回転角センサを設ける必要がある。
【００１０】
そこで、前記特許文献１〜３においては、２箇所の回転角を検出し、この角度差よりトルクを検出する方法を用いている。
【００１１】
ところが、前記特許文献１のトルクセンサにおいては、磁気的に不連続な部分を設ける必要があり、また、回転角度差を検出するために時期的に不連続に部分の捩じれ角度が大きくなくては検出レベルが小さくなる不都合がある。
【００１２】
また、前記特許文献２のトルクセンサは、２枚の磁性板の各切り欠きのズレ具合から２箇所の磁気センサの出力差を検出しているため、捩じれ角度が大きくなくては検出レベルが小さくなる問題があるとともに、円盤状の磁性板の周囲に磁気センサを設けていることにより径方向の突出量が大きくなって大型化する問題があり、また、２枚の磁性板に形成される各切り欠きの加工精度及び相対位置合わせが重要となり、コストアップする不都合がある。
【００１３】
さらに、前記突起文献３のトルクセンサは、円盤状の回転体のターゲットに対してその周囲に２つの第１、２検出手段を設けているため、径方向の突出量が大きくなって大型化する問題があり、また、回転体の周囲に形成するターゲットの加工精度が重要となり、コストアップを招く不都合がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述の不都合を除去するために、トルク入力軸とトルク出力軸との間に設けられ且つ磁気異方性部を有したセンサ軸と、前記磁気異方性部の周囲にトルク検出用コイルと励磁コイルからなるセンサコイルと、を備えたトルクセンサにおいて、前記センサ軸の磁気異方性部の近傍に回転角検出部を設け、この回転角検出部の周囲に回転角検出用コイルを設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明のトルクセンサは、センサ軸の中間部位に設けられた磁気異方性部の近傍に回転角検出部を設け、この回転角検出部の周囲に回転角検出用コイルを設けたことにより、センサ軸の径方向への突出量を大きくすることなく、センサ軸に回転角検出部及び回転角検出用コイルを設けることができる。
【００１６】
【実施例】
以下図面に基づいて、この発明の実施例を説明する。図１〜図６は、この発明の第１実施例を示すものである。図１において、２はトルクセンサである。トルクセンサ２は、図示しないトルク入力軸とトルク出力軸との間に設けられるセンサ軸４を備えている。センサ軸４は、磁歪性を有する材料で形成され、軸心方向両端にトルク入力軸に連結されるトルク入力部６とトルク出力軸に連結されるトルク出力部８とを有し、且つ軸心方向中間部位に所定間隔で離間して軸心方向に対して所定角度（例えば、４５度）で互いに反対方向に傾斜する溝条及び突条からなる一対の入力側磁気異方性部（磁歪層）１０・出力側磁気異方性部（磁歪層）１２を有している。センサ軸４は、軸心方向両側を図示しない軸受により保持部材に軸支して設けている。
【００１７】
センサ軸４の周囲には、前記入力側磁気異方性部１０に対応位置させて入力側センサコイル１４を設けるとともに、前記出力側磁気異方性部１２に対応位置させて出力側センサコイル１６を設けている。
【００１８】
入力側センサコイル１４は、入力側磁気異方性部１０の周囲に近接配置された入力側トルク検出用コイル１８と、この入力側トルク検出用コイル１８周囲に配置された入力側励磁コイル２０からなる。入力側励磁コイル２０は、入力側トルク検出用コイル１８周囲を覆うように配置されるとともに、一側であるトルク入力部６側に延長して設けている。
【００１９】
出力側センサコイル１６は、出力側磁気異方性部１２の周囲に近接配置された出力側トルク検出用コイル２２と、この出力側トルク検出用コイル２２周囲に配置された出力側励磁コイル２４からなる。出力側励磁コイル２４は、出力側トルク検出用コイル２２周囲を覆うように配置されるとともに、他側であるトルク出力部８側に延長して設けている。
【００２０】
トルクセンサ２は、センサ軸４の入力側磁気異方性部１０・出力側磁気異方性部１２の近傍に入力側回転角検出部２６・出力側回転角検出部２８を設けている。入力側回転角検出部２６は、入力側励磁コイル２０内に位置されるように、入力側磁気異方性部１０の近傍の一側であるトルク入力部６側に設けている。出力側回転角検出部２８は、出力側励磁コイル２４内に位置されるように、出力側磁気異方性部１２の近傍の他側であるトルク出力部８側に設けている。
【００２１】
入力側回転角検出部２６の周囲には、入力側励磁コイル２０との間に位置されるように、入力側回転角検出用コイル３０を設けている。出力側回転角検出部２８の周囲には、出力側励磁コイル２４との間に位置されるように、出力側回転角検出用コイル３２を設けている。
【００２２】
前記入力側回転角検出部２６は、図２に示す如く、センサ軸４の円周上に半周分だけ軸心方向に指向する凹部及び凸部からなる入力側回転角検出溝３４を設けることにより構成される。入力側回転角検出用コイル３０は、入力側回転角検出溝３４を全周にわたって覆うように設けられる。入力側回転角検出部２６と入力側回転角検出用コイル３０との間には、半周分だけ入力側非磁性体部３６が設けられている。
【００２３】
前記出力側回転角検出部２８は、図３に示す如く、センサ軸４の円周上に半周分だけ軸心方向に指向する凹部及び凸部からなる入力側回転角検出溝３８を設けることにより構成される。出力側回転角検出用コイル３２は、出力側回転角検出溝３６を全周にわたって覆うように設けられる。出力側回転角検出部２８と出力側回転角検出用コイル３２との間には、半周分だけ出力側非磁性体部４０が設けられている。
【００２４】
前記入力側回転角検出部２６の入力側回転角検出溝３４と出力側回転角検出部２８の出力側回転角検出溝３８とは、図２・図３に示す如く、位相差が設けられている。前記入力側回転角検出部２６を覆う入力側非磁性体部３６と出力側回転角検出部２８を覆う出力側非磁性体部４０とは、同位相に設けられている。
【００２５】
このトルクセンサ２は、センサ軸４の軸心方向に沿った同じ面側において、入力側トルク検出用コイル１８と入力側回転角検出用コイル３０とを１つの入力側励磁コイル２０により励磁し、出力側トルク検出用コイル２２と出力側回転角検出用コイル３２とを１つの出力側励磁コイル２４により励磁している。
【００２６】
入力側トルク検出用コイル１８と入力側励磁コイル２０と出力側トルク検出用コイル２２と出力側励磁コイル２４と入力側回転角検出用コイル３０と出力側回転角検出用コイル３２とは、図４に示す如く、検出回路４２に接続されている。
【００２７】
検出回路４２は、交流信号発生回路４４とＡＣ増幅回路４６とトルク検出用整流比較回路４８とトルク検出用ゲイン調整補正回路５０と回転角検出用整流比較回路５２と回転角検出用ゲイン調整補正回路５４とこれらを制御する制御回路５６とから構成される。検出回路４２は、制御回路５６によって各コイル１８、２２、３０、３２から入力する検出信号を処理して、センサ軸４のトルク、回転角を求めるように制御される。
【００２８】
次にこの実施例の作用を説明する。
【００２９】
トルクセンサ２は、磁歪性を有する材料で形成されるセンサ軸４に一対の入力側磁気異方性部１０・出力側磁気異方性部１２を有し、入力側磁気異方性部１０に対応位置させて入力側トルク検出用コイル１８と入力側励磁コイル２０からなる入力側センサコイル１４を設けるとともに、出力側磁気異方性部１２に対応位置させて出力側トルク検出用コイル２２と出力側励磁コイル２４からなる出力側センサコイル１６を設けている。
【００３０】
トルクセンサ２は、交流信号発生回路４４により入力側励磁コイル２０と出力側励磁コイル２４とを励磁し、入力側トルク検出用コイル２０と出力側トルク検出用コイル２２とに入力トルクに基づく入力側磁気異方性部１０及び出力側磁気異方性部１２の誘磁率変化に対応して発生する検出電圧の差によりトルクを検出する。
【００３１】
また、トルクセンサ２は、センサ軸４の入力側磁気異方性部１０・出力側磁気異方性部１２の近傍に入力側回転角検出部２６・出力側回転角検出部２８を設け、入力側回転角検出部２６の周囲に入力側励磁コイル２０により励磁される入力側回転角検出用コイル３０を設け、出力側回転角検出部２８の周囲に出力側励磁コイル２４により励磁される出力側回転角検出用コイル３２を設け、入力側回転角検出溝３４と出力側回転角検出溝３８とに位相差を設け、入力側非磁性体部３６と出力側非磁性体部４０とを同位相に設け、図５に示す如くセンサ軸４の回転角に対応して変化する検出電圧を検出する。
【００３２】
つまり、センサ軸４の入力側非磁性体部３６と出力側非磁性体部４０とが設けられた半周は磁界が弱くなるため、入力側回転角検出用コイル３０と出力側回転角検出用コイル３２とのコイル出力は低レベルである。一方、センサ軸４の入力側非磁性体部３６と出力側非磁性体部４０とが設けられていない半周は、入力側回転角検出溝３４と出力側回転角検出溝３８との占める割合により入力側回転角検出用コイル３０と出力側回転角検出用コイル３２とのコイル出力が変化する。
【００３３】
入力側回転角検出溝３４と出力側回転角検出溝３８とは、トルクに対しては検出電圧が変化しない溝形状のため影響が小さい。トルクセンサ２は、図６に示す如く、入力側回転角検出用コイル３０と出力側回転角検出用コイル３２との検出電圧より回転角度を検出する。なお、入力側・出力側回転角検出溝３４・３８の形状は、凹凸形状だけでなく、トルクに対する磁気抵抗変化の大小を考慮して、適宜の他の形状に設定することができる。
【００３４】
規定トルク内のトルクが印可された場合の動作を以下に示す。
【００３５】
トルクセンサ２は、センサ軸４のトルク入力部６にトルクが伝わると、入力側磁気異方性部１０及び出力側磁気異方性部１２の磁束が磁歪により変化する。
【００３６】
トルクセンサ２は、この変化を検出回路４２の交流信号発生回路４４により入力側励磁コイル２０と出力側励磁コイル２４とを励磁し、入力側トルク検出用コイル１８と出力側トルク検出用コイル２２とにより前記磁束の変化をセンサ軸４に入力する入力トルクに基づく入力側磁気異方性部１０及び出力側磁気異方性部１２の誘磁率変化に対応した各検出電圧として検出し、各検出電圧をＡＣ増幅回路４６により増幅し、トルク検出用整流比較回路４８により差を比較し、トルク検出用ゲイン調整補正回路５０により補正して、センサ軸４に入力されるトルクとして出力する。
【００３７】
また、トルクセンサ２は、交流信号発生回路４４により入力側励磁コイル２０と出力側励磁コイル２４とを励磁し、入力側回転角検出用コイル３０と出力側回転角検出用コイル３２との各検出電圧（増幅整流後）より回転角が各々２点検出される。検出された電圧は、ＡＣ増幅回路４４により増幅し、回転角検出用整流比較回路５２により差を比較し、回転角検出用ゲイン調整補正回路５４に補正して、センサ軸４の回転角として出力する。この各々２点の角度の内、入力側と出力側とで同じ角度になる方を現在角度と判定する。
【００３８】
尚、入力側回転角検出用コイル３０と出力側回転角検出用コイル３２との検出する各検出電圧の位相差は、０度より大きく１８０度より小さいとする。温度特性に対する補正が必要な場合は、回転角検出用ゲイン調整補正回路５４で補正を行う
【００３９】
このように、このトルクセンサ２は、センサ軸４の中間部位に設けられた入力側磁気異方性部１０と出力側磁気異方性部１２との近傍に入力側回転角検出部２６・出力側回転角検出部２８とを設け、この入力側回転角検出部２６・出力側回転角検出部２８の周囲に入力側回転角検出用コイル３０・出力側回転角検出用コイル３２を設けたことにより、センサ軸４の径方向への突出量を大きくすることなく、センサ軸４に入力側回転角検出部２６・出力側回転角検出部２８及び入力側回転角検出用コイル３０・出力側回転角検出用コイル３２を設けることができる。
【００４０】
このため、このトルクセンサ２は、トルクセンサ２を大型化することなく、トルクセンサ２と同軸で回転角を検出することができる。
【００４１】
また、このトルクセンサ２の入力側・出力側回転角検出部２６・２８は、センサ軸４の円周上に半周分だけ入力側・出力側回転角検出溝３４・３８を設けることにより構成され、入力側・出力側回転角検出用コイル３０・３２は入力側・出力側回転角検出溝３４・３８を全周にわたって覆うように設けられ、入力側・出力側回転角検出部２６・２８と入力側・出力側回転角検出用コイル３０・３２との間には半周分だけ入力側・出力側非磁性体部３６・４０が設けられている。
【００４２】
これにより、このトルクセンサ２は、入力側・出力側非磁性体部３６・４０によって回転角の検出を容易に行うことができる。
【００４３】
さらに、トルクセンサ２の回転角検出部は、入力側磁気異方性部１０の一側に設けられた入力側回転角検出部２６と、出力側磁気異方性部１２の他側に設けられた出力側回転角検出部２８とから構成され、入力側回転角検出部２６の入力側回転角検出溝３４と出力側回転角検出部２８の出力側回転角検出溝３８とは位相差が設けられ、入力側回転角検出部２６を覆う入力側非磁性体部３６と出力側回転角検出部２８を覆う出力側非磁性体部４０とは同位相に設けられている。
【００４４】
これにより、このトルクセンサ２は、入力側回転角検出部２６の入力側回転角検出溝３４と出力側回転角検出部２８の出力側回転角検出溝３８とに位相差が設けられているため、回転角の方向を明確にすることができる。
【００４５】
さらにまた、このトルクセンサ２は、センサ軸４の軸心方向に沿った同じ面側において、入力側トルク検出用コイル１８と入力側回転角検出用コイル３０とを１つの入力側励磁コイル２０により励磁し、出力側トルク検出用コイル２２と出力側回転角検出用コイル３２とを１つの出力側励磁コイル２４により励磁している。
【００４６】
これにより、このトルクセンサ２は、特に、トルクと回転角とを同軸上において検出可能であり、入力側・出力側励磁コイル２０・２４を共通して使用できるてめ、部品点数や組付工数の削減に貢献することができる。
【００４７】
図７〜図９は、第２実施例を示すものである。この第２実施例において、第１実施例と同一機能を果たす箇所には同一符号を付して説明する。第２実施例のトルクセンサ２は、図７に示す如く、図示しないトルク入力軸とトルク出力軸との間に設けられるセンサ軸４に一対の入力側磁気異方性部１０・出力側磁気異方性部１２を有し、入力側磁気異方性部１０に対応位置させて入力側トルク検出用コイル１８と入力側励磁コイル２０からなる入力側センサコイル１４を設けるとともに、出力側磁気異方性部１２に対応位置させて出力側トルク検出用コイル２２と出力側励磁コイル２４からなる出力側センサコイル１６を設けている。
【００４８】
第２実施例のトルクセンサ２は、出力側センサコイル１６の出力側励磁コイル２４を、出力側トルク検出用コイル２２周囲を覆うように配置するとともに、他側であるトルク出力部８側に延長して設け、センサ軸４の出力側磁気異方性部１２の近傍に出力側回転角検出部２８を設けている。出力側回転角検出部２８は、出力側励磁コイル２４内に位置されるように、出力側磁気異方性部１２の近傍の他側であるトルク出力部８側に設けている。出力側回転角検出部２８の周囲には、出力側励磁コイル２４との間に位置されるように、出力側回転角検出用コイル３２を設けている。
【００４９】
前記出力側回転角検出部２８は、センサ軸４の円周上に半周分だけ軸心方向に指向する凹部及び凸部からなる出力側回転角検出溝３８を設けることにより構成される。出力側回転角検出用コイル３２は、出力側回転角検出溝３６を全周にわたって覆うように設けられる。出力側回転角検出部２８と出力側回転角検出用コイル３２との間には、半周分だけ出力側非磁性体部４０が設けられている（図３参照）。また、このトルクセンサ６は、センサ軸４の軸心方向に沿った同じ面側において、出力側トルク検出用コイル２２と出力側回転角検出用コイル３２とを１つの出力側励磁コイル２４により励磁している。
【００５０】
第２実施例のトルクセンサ６は、出力側にだけ出力側回転角検出溝３８からなる出力側回転角検出部２８と出力側回転角検出用コイル３２と出力側非磁性体部４０とを設け、トルク出力値の変化と出力側回転角検出用コイル３２の出力値により回転角を検出するものである。
【００５１】
つまり、第２実施例のトルクセンサ２は、出力側回転角検出用コイル３２の出力値により２点の回転角度が検出される。この時、トルク出力の増減変化により左Ｌ・右Ｒどちらの方向に回転しているかが判定できる（図８参照）。
【００５２】
この回転方向により、回転角検出値が現在増減のどちらに変化しているかが検出できれば、出力側回転角検出コイル３２により検出した２点の回転角度のどちらが現在角度であるか判定できる。例えば、図９に示す如く、トルク増加（右Ｒ）時に、出力側回転角度検出用コイル３２の出力値が低下した場合は、現在角度はθ２から増加していると判定できる。
【００５３】
なお、この判定は、電源ＯＮ後、最初にトルクが印可された場合のみで、後は回転角度の変化を常時検出すれば前述の判定は不要となる。また、現在角度を定期的にメモリ（不揮発性メモリ）に記録すれば、電源ＯＦＦ後の再ＯＮ時に角度が判明する。このトルクセンサ２は、ステアリングの回転軸の伝達トルクの検出や、回転機械の回転軸の伝達トルクの検出、エンジンやトランスミッションの出力軸の伝達トルクの検出等に実施することができる。
【００５４】
また、この発明は、上述実施例に検定されることなく、種々応用改変が可能である。
【００５５】
例えば、第２実施例のトルクセンサ２は、出力側センサコイル１６のトルク出力部８側に出力側回転角検出部２８と出力側回転角検出用コイル３２と出力側非磁性体部４０とを設けたが、図１０に示す如く、センサ軸４の一対の入力側磁気異方性部１０と出力側磁気異方性部１２との間に出力側回転角検出部２８と出力側回転角検出用コイル３２と出力側非磁性体部４０とを設け、出力側回転角検出用コイル３２を覆うように出力側センサコイル１６の出力側励磁コイル２４をトルク入力部６側に延長して設けることもできる。
【００５６】
また、第１・第２実施例のトルクセンサ２は、センサ軸４の円周上に半円筒形状の入力側・出力側回転角検出部２６・２８と入力側・出力側非磁性体部３６・４０とを設けたが、図１１に示す如く、センサ軸４の円周上に入力側・出力側回転角検出溝３４・３８を備えた半円環板形状の入力側・出力側回転角検出部２６・２８を径外方向に立設し、入力側・出力側回転角検出部２６・２８と対向し且つ入力側・出力側励磁コイル２０・２４に覆われるように入力側・出力側回転角検出用コイル３０・３２を設け、入力側・出力側回転角検出部２６・２８と入力側・出力側回転角検出用コイル３０・３２との間に位置させてセンサ軸４の円周上に半円筒形状の入力側・出力側非磁性体３６・４０を径外方向に立設することもできる。
【００５７】
【発明の効果】
このように、この発明のトルクセンサは、センサ軸の径方向への突出量を大きくすることなく、センサ軸に回転角検出部及び回転角検出用コイルを設けることができる。
このため、このトルクセンサは、トルクセンサを大型化することなく、トルクセンサと同軸で回転角を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示すトルクセンサの断面図である。
【図２】図１の矢印ＩＩ−ＩＩ線による断面図である。
【図３】図１の矢印ＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。
【図４】検出回路のブロック図である。
【図５】回転角検出用コイルの出力電圧の波形図である。
【図６】回転角出力電圧の波形図である。
【図７】第２実施例を示すトルクセンサの断面図である。
【図８】トルク検出用コイルの出力電圧の波形図である。
【図９】回転角検出用コイルの出力電圧の波形図である。
【図１０】第１の変形例を示すトルクセンサの断面図である。
【図１１】第２の変形例を示すトルクセンサの断面図である。
【図１２】従来例を示すトルクセンサの断面図である。
【符号の説明】
２ トルクセンサ
４ センサ軸
６ トルク入力部
８ トルク出力部
１０ 入力側磁気異方性部
１２ 出力側磁気異方性部
１４ 入力側センサコイル
１６ 出力側センサコイル
１８ 入力側トルク検出用コイル
２０ 入力側励磁コイル
２２ 出力側トルク検出用コイル
２４ 出力側励磁コイル
２６ 入力側回転角検出部
２８ 出力側回転角検出部
３０ 入力側回転角検出用コイル
３２ 出力側回転角検出用コイル
３４ 入力側回転角検出溝
３６ 入力側非磁性体部
３８ 入力側回転角検出溝
４０ 出力側非磁性体部
４２ 検出回路
４４ 交流信号発生回路
４６ ＡＣ増幅回路
４８ トルク検出用整流比較回路
５０ トルク検出用ゲイン調整補正回路
５２ 回転角検出用整流比較回路
５４ 回転角検出用ゲイン調整補正回路
５６ 制御回路[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor, and more particularly to a torque sensor that can detect a rotation angle coaxially with a torque sensor without increasing the size of the torque sensor.
[0002]
[Prior art]
As a torque sensor for detecting the torque of the rotating shaft, there is a magnetostrictive torque sensor utilizing a magnetostrictive effect. As shown in FIG. 12, the magnetostrictive torque sensor 102 includes a sensor shaft 104 provided between a torque input shaft and a torque output shaft (not shown). The sensor shaft 104 is formed of a material having magnetostriction, has a torque input portion 106 connected to the torque input shaft at both ends in the axial direction, and a torque output portion 108 connected to the torque output shaft. A pair of the input-side magnetic anisotropy unit 110 and the output-side magnetic anisotropy unit 112 that are separated from each other at a predetermined interval at an intermediate position in the direction and are inclined at a predetermined angle (for example, 45 degrees) with respect to the axial direction in opposite directions. have.
[0003]
The sensor shaft 104 is provided so that both sides in the axial direction are supported by a holding member 116 by bearings 114. A circuit board 118 is attached to the holding member 116 with attachment screws 120.
[0004]
A coil bobbin 122 is provided around the sensor shaft 104. The coil bobbin 122 is provided with an input sensor coil 124 corresponding to the input magnetic anisotropic part 110 and an output sensor coil 126 provided corresponding to the output magnetic anisotropic part 112. I have. The input side sensor coil 124 includes an input side torque detection coil 128 and an input side excitation coil 130. The output-side sensor coil 126 includes an output-side torque detection coil 132 and an output-side excitation coil 134.
[0005]
The coil bobbin 122 is provided with a yoke 136 that covers the input side sensor coil 124 and the output side sensor coil 126 over both ends in the axial direction, and the contact pin 138 is erected in a central portion in the axial direction so as to be directed in the radial direction. ing. The contact pins 138 are provided so as to pass through the yoke 136 and penetrate the circuit board 118 and protrude outward. The connector 140 is provided on the circuit board 118.
[0006]
When the input-side excitation coil 130 and the output-side excitation coil 134 are excited, the torque sensor 102 causes the input-side torque detection coil 128 and the output-side torque detection coil 132 to input to the input side based on the torque input to the sensor shaft 104. A detection voltage corresponding to a change in magnetic attraction between the magnetic anisotropic unit 110 and the output side magnetic anisotropic unit 112 is generated. The torque sensor 102 detects a torque input to the sensor shaft 104 based on a difference between respective detection voltages generated in the input-side torque detection coil 128 and the output-side torque detection coil 132.
[0007]
The conventional torque sensor is provided with a helical protrusion as a magnetically discontinuous portion in the direction of the rotation axis of the rotator, and the rotation angle is detected at two points of the rotator by a magnetic sensor close to the protrusion. There is one that detects an input torque from a rotation angle difference when a torque is applied (for example, see Patent Document 1).
Further, in the conventional torque sensor, a magnetic plate having a plurality of annular notches is provided on each of the input shaft and the output shaft, and a magnetic sensor and a magnet are provided in two places near the two magnetic plates. There is one that detects a steering angle and an input torque from a magnetic sensor output difference (change) at a location (for example, see Patent Document 2).
Further, the conventional torque sensor is provided with first and second detecting means for detecting a portion near the target provided on the rotating body and detecting signals having different phases from each other by a predetermined electric signal. Is a rotation angle detection device that detects a rotational displacement angle of a rotating body based on each of the detected portions, and a magnitude of a substantially intermediate value between the maximum value and the minimum value of the detection signal and each detection signal of the first and second detection means. A first determination unit that determines the magnitude of each detection signal of the first and second detection means, and a third determination unit that determines the magnitude of the difference between each detection signal and the substantially intermediate value. There is one that detects a displacement angle of the rotating body in the rotation direction based on each determination result (for example, see Patent Document 3).
[0008]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-352502 (Claims, FIG. 3)
[Patent Document 2]
JP 2001-91376 A (Claims, FIG. 6)
[Patent Document 3]
JP-A-2003-42863 (pages 6 to 9, FIG. 1)
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the torque sensor 102 shown in FIG. 12 only detects torque, and it is necessary to separately provide a rotation angle sensor to detect the rotation angle.
[0010]
Therefore, Patent Documents 1 to 3 employ a method of detecting two rotation angles and detecting a torque based on a difference between the rotation angles.
[0011]
However, in the torque sensor of Patent Document 1, it is necessary to provide a magnetically discontinuous portion, and in order to detect a rotation angle difference, the torsion angle of the portion must be discontinuously temporally large. There is a disadvantage that the detection level is reduced.
[0012]
Further, since the torque sensor of Patent Document 2 detects the output difference between the two magnetic sensors based on the displacement of each notch of the two magnetic plates, the detection level is small unless the twist angle is large. In addition to the above problem, the provision of the magnetic sensor around the disk-shaped magnetic plate has a problem that the radial projection amount becomes large and the size becomes large. Processing accuracy and relative positioning of the notch are important, and there is a disadvantage that the cost is increased.
[0013]
Further, in the torque sensor of the above-mentioned projection document 3, since two first and second detection means are provided around the target of the disk-shaped rotating body, the amount of projection in the radial direction becomes large and the size becomes large. There is a problem, and the processing accuracy of the target formed around the rotating body is important, and there is an inconvenience of increasing the cost.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
Accordingly, the present invention provides a sensor shaft provided between a torque input shaft and a torque output shaft and having a magnetic anisotropic portion, and a sensor shaft having a magnetic anisotropic portion provided around the magnetic anisotropic portion. In a torque sensor including a torque detection coil and a sensor coil including an excitation coil, a rotation angle detection unit is provided near a magnetic anisotropic portion of the sensor shaft, and a rotation angle detection is provided around the rotation angle detection unit. A coil is provided.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the torque sensor of the present invention, a rotation angle detection unit is provided in the vicinity of a magnetic anisotropic unit provided at an intermediate portion of the sensor shaft, and a rotation angle detection coil is provided around the rotation angle detection unit. The rotation angle detection unit and the rotation angle detection coil can be provided on the sensor shaft without increasing the amount of protrusion of the sensor shaft in the radial direction.
[0016]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 show a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a torque sensor. The torque sensor 2 includes a sensor shaft 4 provided between a torque input shaft and a torque output shaft (not shown). The sensor shaft 4 is formed of a material having magnetostriction, has a torque input portion 6 connected to a torque input shaft at both ends in the axial direction, and a torque output portion 8 connected to a torque output shaft. A pair of input-side magnetic anisotropic portions (magnetostrictive layers) formed of grooves and protrusions that are spaced at a predetermined interval from the middle portion in the direction and are inclined at opposite angles to each other at a predetermined angle (for example, 45 degrees) with respect to the axial direction. 10) An output side magnetically anisotropic portion (magnetostrictive layer) 12 is provided. The sensor shaft 4 is provided so as to be axially supported on the holding member by bearings (not shown) on both sides in the axial direction.
[0017]
An input sensor coil 14 is provided around the sensor shaft 4 so as to correspond to the input magnetic anisotropic part 10, and an output sensor coil 16 is provided so as to correspond to the output magnetic anisotropic part 12. Is provided.
[0018]
The input-side sensor coil 14 is composed of an input-side torque detecting coil 18 disposed close to the input-side magnetic anisotropic part 10 and an input-side exciting coil 20 disposed around the input-side torque detecting coil 18. Become. The input-side excitation coil 20 is arranged so as to cover the periphery of the input-side torque detection coil 18 and is provided to extend to one side, that is, the torque input unit 6 side.
[0019]
The output-side sensor coil 16 is composed of an output-side torque detection coil 22 arranged close to the output-side magnetic anisotropic part 12 and an output-side excitation coil 24 arranged around the output-side torque detection coil 22. Become. The output-side excitation coil 24 is disposed so as to cover the periphery of the output-side torque detection coil 22 and is provided to extend to the other side, that is, the torque output unit 8 side.
[0020]
The torque sensor 2 includes an input-side rotation angle detection unit 26 and an output-side rotation angle detection unit 28 in the vicinity of the input-side magnetic anisotropy unit 10 and the output-side magnetic anisotropy unit 12 of the sensor shaft 4. The input-side rotation angle detection unit 26 is provided on the torque input unit 6 side, which is one side near the input-side magnetic anisotropic unit 10, so as to be located in the input-side excitation coil 20. The output-side rotation angle detection unit 28 is provided on the torque output unit 8 side, which is the other side near the output-side magnetic anisotropic unit 12, so as to be located in the output-side excitation coil 24.
[0021]
An input side rotation angle detection coil 30 is provided around the input side rotation angle detection unit 26 so as to be located between the input side excitation coil 20. An output side rotation angle detection coil 32 is provided around the output side rotation angle detection unit 28 so as to be located between the output side excitation coil 24.
[0022]
As shown in FIG. 2, the input-side rotation angle detector 26 is provided with an input-side rotation angle detection groove 34 composed of a concave portion and a convex portion that are directed in the axial direction by a half turn on the circumference of the sensor shaft 4. Be composed. The input side rotation angle detecting coil 30 is provided so as to cover the entire circumference of the input side rotation angle detection groove 34. Between the input-side rotation angle detection unit 26 and the input-side rotation angle detection coil 30, an input-side non-magnetic member 36 is provided for a half turn.
[0023]
As shown in FIG. 3, the output-side rotation angle detecting unit 28 is provided with an input-side rotation angle detection groove 38 composed of a concave portion and a convex portion that is directed in the axial direction by a half circumference on the circumference of the sensor shaft 4. Be composed. The output side rotation angle detection coil 32 is provided so as to cover the output side rotation angle detection groove 36 over the entire circumference. Between the output side rotation angle detection unit 28 and the output side rotation angle detection coil 32, an output side non-magnetic part 40 is provided for a half turn.
[0024]
As shown in FIGS. 2 and 3, a phase difference is provided between the input side rotation angle detection groove 34 of the input side rotation angle detection unit 26 and the output side rotation angle detection groove 38 of the output side rotation angle detection unit 28. I have. The input-side non-magnetic member 36 that covers the input-side rotation angle detector 26 and the output-side non-magnetic member 40 that covers the output-side rotation angle detector 28 are provided in the same phase.
[0025]
The torque sensor 2 excites the input-side torque detection coil 18 and the input-side rotation angle detection coil 30 by one input-side excitation coil 20 on the same surface side along the axial direction of the sensor shaft 4, The output side torque detection coil 22 and the output side rotation angle detection coil 32 are excited by one output side excitation coil 24.
[0026]
The input side torque detection coil 18, the input side excitation coil 20, the output side torque detection coil 22, the output side excitation coil 24, the input side rotation angle detection coil 30, and the output side rotation angle detection coil 32 are shown in FIG. Is connected to the detection circuit 42 as shown in FIG.
[0027]
The detection circuit 42 includes an AC signal generation circuit 44, an AC amplification circuit 46, a rectification comparison circuit 48 for torque detection, a gain adjustment correction circuit 50 for torque detection, a rectification comparison circuit 52 for rotation angle detection, and a gain adjustment correction circuit for rotation angle detection. And a control circuit 56 for controlling them. The detection circuit 42 is controlled by the control circuit 56 to process a detection signal input from each of the coils 18, 22, 30, and 32 to obtain the torque and the rotation angle of the sensor shaft 4.
[0028]
Next, the operation of this embodiment will be described.
[0029]
The torque sensor 2 has a pair of input-side magnetic anisotropic portions 10 and output-side magnetic anisotropic portions 12 on a sensor shaft 4 formed of a material having magnetostriction. The input side sensor coil 14 including the input side torque detection coil 18 and the input side excitation coil 20 is provided at the corresponding position, and the output side torque detection coil 22 and the output The output side sensor coil 16 including the side excitation coil 24 is provided.
[0030]
The torque sensor 2 excites the input-side excitation coil 20 and the output-side excitation coil 24 by the AC signal generation circuit 44, and the input-side torque detection coil 20 and the output-side torque detection coil 22 output the input-side torque based on the input torque. The torque is detected based on a difference between detection voltages generated in accordance with a change in magnetic attraction of the magnetically anisotropic part 10 and the output side magnetically anisotropic part 12.
[0031]
The torque sensor 2 further includes an input-side rotation angle detection unit 26 and an output-side rotation angle detection unit 28 in the vicinity of the input-side magnetic anisotropic unit 10 and the output-side magnetic anisotropic unit 12 of the sensor shaft 4. An input side rotation angle detection coil 30 excited by the input side excitation coil 20 is provided around the side rotation angle detection unit 26, and an output side excited by the output side excitation coil 24 around the output side rotation angle detection unit 28. A rotation angle detection coil 32 is provided, a phase difference is provided between the input side rotation angle detection groove 34 and the output side rotation angle detection groove 38, and the input side non-magnetic material portion 36 and the output side non-magnetic material portion 40 are in phase. And detects a detection voltage that changes in accordance with the rotation angle of the sensor shaft 4 as shown in FIG.
[0032]
In other words, since the magnetic field becomes weak in the half circumference where the input side non-magnetic part 36 and the output side non-magnetic part 40 of the sensor shaft 4 are provided, the input side rotation angle detection coil 30 and the output side rotation angle detection coil The coil output with 32 is low. On the other hand, a half circumference of the sensor shaft 4 where the input non-magnetic material portion 36 and the output non-magnetic material portion 40 are not provided depends on the ratio of the input rotation angle detection groove 34 and the output rotation angle detection groove 38. The coil outputs of the input side rotation angle detection coil 30 and the output side rotation angle detection coil 32 change.
[0033]
The input-side rotation angle detection groove 34 and the output-side rotation angle detection groove 38 have a small influence on the torque because the detected voltage does not change. As shown in FIG. 6, the torque sensor 2 detects the rotation angle from the detection voltages of the input side rotation angle detection coil 30 and the output side rotation angle detection coil 32. The shape of the input-side and output-side rotation angle detecting grooves 34 and 38 can be set to any other appropriate shape in consideration of not only the uneven shape but also the magnitude of the change in magnetic resistance with respect to torque.
[0034]
The operation when the torque within the specified torque is applied is shown below.
[0035]
In the torque sensor 2, when a torque is transmitted to the torque input unit 6 of the sensor shaft 4, the magnetic flux of the input-side magnetic anisotropic unit 10 and the output-side magnetic anisotropic unit 12 changes due to magnetostriction.
[0036]
The torque sensor 2 detects this change by exciting the input side excitation coil 20 and the output side excitation coil 24 by the AC signal generation circuit 44 of the detection circuit 42, and the input side torque detection coil 18 and the output side torque detection coil 22. , The change in the magnetic flux is detected as each detection voltage corresponding to the change in the magnetic attraction of the input-side magnetic anisotropic unit 10 and the output-side magnetic anisotropic unit 12 based on the input torque input to the sensor shaft 4. Is amplified by an AC amplifying circuit 46, the difference is compared by a rectifying and comparing circuit 48 for torque detection, corrected by a gain adjustment and correction circuit 50 for torque detection, and output as a torque input to the sensor shaft 4.
[0037]
Further, the torque sensor 2 excites the input-side excitation coil 20 and the output-side excitation coil 24 by the AC signal generation circuit 44, and detects each of the input-side rotation angle detection coil 30 and the output-side rotation angle detection coil 32. Two rotation angles are detected from the voltage (after amplification and rectification). The detected voltage is amplified by an AC amplifier circuit 44, the difference is compared by a rotation angle detection rectification comparison circuit 52, corrected by a rotation angle detection gain adjustment correction circuit 54, and output as the rotation angle of the sensor shaft 4. I do. Of these two angles, the one having the same angle on the input side and the output side is determined as the current angle.
[0038]
It is assumed that the phase difference between the detection voltages detected by the input side rotation angle detection coil 30 and the output side rotation angle detection coil 32 is larger than 0 degree and smaller than 180 degrees. If the temperature characteristic needs to be corrected, the correction is performed by the rotation angle detection gain adjustment correction circuit 54.
As described above, the torque sensor 2 includes the input-side rotation angle detection unit 26 and the output-side rotation angle detection unit 26 near the input-side magnetic anisotropic unit 10 and the output-side magnetic anisotropic unit 12 provided at the intermediate portion of the sensor shaft 4. Side rotation angle detection unit 28, and an input side rotation angle detection coil 30 and an output side rotation angle detection coil 32 are provided around the input side rotation angle detection unit 26 and the output side rotation angle detection unit 28. Accordingly, the input rotation angle detection unit 26, the output rotation angle detection unit 28, the input rotation angle detection coil 30, and the output rotation are attached to the sensor shaft 4 without increasing the amount of projection of the sensor shaft 4 in the radial direction. An angle detection coil 32 can be provided.
[0040]
Therefore, the torque sensor 2 can detect the rotation angle coaxially with the torque sensor 2 without increasing the size of the torque sensor 2.
[0041]
The input-side and output-side rotation angle detecting portions 26 and 28 of the torque sensor 2 are configured by providing input-side and output-side rotation angle detection grooves 34 and 38 for a half turn on the circumference of the sensor shaft 4. The input side / output side rotation angle detecting coils 30 and 32 are provided so as to cover the input side / output side rotation angle detection grooves 34 and 38 over the entire circumference, and the input side / output side rotation angle detection sections 26 and 28 are provided. Between the input-side and output-side rotation angle detecting coils 30 and 32, the input-side and output-side nonmagnetic portions 36 and 40 are provided for a half turn.
[0042]
Thus, the torque sensor 2 can easily detect the rotation angle by the input-side and output-side nonmagnetic portions 36 and 40.
[0043]
Further, the rotation angle detection unit of the torque sensor 2 is provided on the input side rotation angle detection unit 26 provided on one side of the input side magnetic anisotropy unit 10 and on the other side of the output side magnetic anisotropy unit 12. And a phase difference between the input-side rotation angle detection groove 34 of the input-side rotation angle detection unit 26 and the output-side rotation angle detection groove 38 of the output-side rotation angle detection unit 28. The input-side non-magnetic member 36 covering the input-side rotation angle detector 26 and the output-side non-magnetic member 40 covering the output-side rotation angle detector 28 are provided in the same phase.
[0044]
Thus, in the torque sensor 2, a phase difference is provided between the input side rotation angle detection groove 34 of the input side rotation angle detection unit 26 and the output side rotation angle detection groove 38 of the output side rotation angle detection unit 28. , The direction of the rotation angle can be clarified.
[0045]
Furthermore, in the torque sensor 2, the input-side torque detection coil 18 and the input-side rotation angle detection coil 30 are connected by one input-side excitation coil 20 on the same surface side along the axial direction of the sensor shaft 4. The output side torque detection coil 22 and the output side rotation angle detection coil 32 are excited by one output side excitation coil 24.
[0046]
Thus, the torque sensor 2 can particularly detect the torque and the rotation angle coaxially, and can use the input-side and output-side excitation coils 20 and 24 in common, thereby reducing the number of parts and the number of assembly steps. Can be reduced.
[0047]
7 to 9 show a second embodiment. In the second embodiment, portions that perform the same functions as in the first embodiment will be described with the same reference numerals. As shown in FIG. 7, the torque sensor 2 according to the second embodiment includes a pair of input-side magnetic anisotropic portions 10 and output-side magnetic differentials on a sensor shaft 4 provided between a torque input shaft and a torque output shaft (not shown). An input side sensor coil 14 including an input side torque detection coil 18 and an input side excitation coil 20 is provided in a position corresponding to the input side magnetic anisotropic section 10. The output-side sensor coil 16 including the output-side torque detection coil 22 and the output-side excitation coil 24 is provided so as to correspond to the active portion 12.
[0048]
In the torque sensor 2 of the second embodiment, the output-side excitation coil 24 of the output-side sensor coil 16 is arranged so as to cover the periphery of the output-side torque detection coil 22 and is extended to the other side, that is, the torque output unit 8 side. An output-side rotation angle detection unit 28 is provided near the output-side magnetic anisotropic unit 12 of the sensor shaft 4. The output-side rotation angle detection unit 28 is provided on the torque output unit 8 side, which is the other side near the output-side magnetic anisotropic unit 12, so as to be located in the output-side excitation coil 24. An output side rotation angle detection coil 32 is provided around the output side rotation angle detection unit 28 so as to be located between the output side excitation coil 24.
[0049]
The output-side rotation angle detection unit 28 is configured by providing an output-side rotation angle detection groove 38 composed of a concave portion and a convex portion that are directed in the axial direction by a half circumference on the circumference of the sensor shaft 4. The output side rotation angle detection coil 32 is provided so as to cover the output side rotation angle detection groove 36 over the entire circumference. Between the output side rotation angle detection unit 28 and the output side rotation angle detection coil 32, an output side non-magnetic body part 40 is provided for a half turn (see FIG. 3). In the torque sensor 6, the output-side torque detection coil 22 and the output-side rotation angle detection coil 32 are excited by one output-side excitation coil 24 on the same surface side along the axial direction of the sensor shaft 4. are doing.
[0050]
The torque sensor 6 of the second embodiment is provided with an output-side rotation angle detection unit 28 including an output-side rotation angle detection groove 38 only on the output side, an output-side rotation angle detection coil 32, and an output-side non-magnetic member 40. The rotation angle is detected based on the change in the torque output value and the output value of the output side rotation angle detection coil 32.
[0051]
That is, in the torque sensor 2 of the second embodiment, two rotation angles are detected based on the output value of the output side rotation angle detection coil 32. At this time, it is possible to determine which of the left L and right R directions the rotation is based on the increase or decrease of the torque output (see FIG. 8).
[0052]
If it is possible to detect whether the rotation angle detection value is currently increasing or decreasing based on the rotation direction, it is possible to determine which of the two rotation angles detected by the output side rotation angle detection coil 32 is the current angle. For example, as shown in FIG. 9, when the output value of the output side rotation angle detection coil 32 decreases when the torque increases (right R), it can be determined that the current angle has increased from θ2.
[0053]
This determination is made only when the torque is first applied after the power is turned on. After that, if the change in the rotation angle is always detected, the above-mentioned determination is unnecessary. If the current angle is periodically recorded in a memory (non-volatile memory), the angle can be determined when the power is turned on again after the power is turned off. The torque sensor 2 can be used to detect a transmission torque of a rotating shaft of a steering, a transmission torque of a rotating shaft of a rotating machine, a transmission torque of an output shaft of an engine or a transmission, and the like.
[0054]
Further, the present invention can be variously modified without being tested in the above-described embodiment.
[0055]
For example, the torque sensor 2 of the second embodiment includes an output-side rotation angle detection unit 28, an output-side rotation angle detection coil 32, and an output-side non-magnetic body unit 40 on the torque output unit 8 side of the output-side sensor coil 16. As shown in FIG. 10, an output-side rotation angle detection unit 28 and an output-side rotation angle detection unit 28 are provided between a pair of input-side magnetic anisotropic units 10 and output-side magnetic anisotropic units 12 of the sensor shaft 4. The output side excitation coil 24 of the output side sensor coil 16 is provided to extend to the torque input section 6 side so as to cover the output side rotation angle detection coil 32. You can also.
[0056]
The torque sensor 2 according to the first and second embodiments has a semi-cylindrical input-side and output-side rotation angle detectors 26 and 28 and an input-side and output-side nonmagnetic member 36 on the circumference of the sensor shaft 4. 40, but as shown in FIG. 11, a semi-annular plate-shaped input / output rotation angle having input / output rotation angle detection grooves 34 and 38 on the circumference of the sensor shaft 4. The detection units 26 and 28 are erected in the radially outward direction, and are opposed to the input / output rotation angle detection units 26/28 and are covered by the input / output excitation coils 20/24 on the input / output sides. The rotation angle detecting coils 30 and 32 are provided, and are located between the input side and output side rotation angle detecting sections 26 and 28 and the input side and output side rotation angle detecting coils 30 and 32, and the circumference of the sensor shaft 4 is The input side and output side non-magnetic bodies 36 and 40 having a semi-cylindrical shape may be provided on the upper side in the radially outward direction.
[0057]
【The invention's effect】
As described above, the torque sensor of the present invention can provide the rotation angle detection unit and the rotation angle detection coil on the sensor shaft without increasing the amount of protrusion of the sensor shaft in the radial direction.
Therefore, this torque sensor can detect the rotation angle coaxially with the torque sensor without increasing the size of the torque sensor.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a torque sensor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram of a detection circuit.
FIG. 5 is a waveform diagram of an output voltage of a rotation angle detection coil.
FIG. 6 is a waveform diagram of a rotation angle output voltage.
FIG. 7 is a sectional view of a torque sensor according to a second embodiment.
FIG. 8 is a waveform diagram of an output voltage of a torque detection coil.
FIG. 9 is a waveform diagram of an output voltage of a rotation angle detection coil.
FIG. 10 is a sectional view of a torque sensor showing a first modification.
FIG. 11 is a sectional view of a torque sensor showing a second modification.
FIG. 12 is a sectional view of a torque sensor showing a conventional example.
[Explanation of symbols]
2 Torque sensor 4 Sensor shaft 6 Torque input unit 8 Torque output unit 10 Input magnetic anisotropic unit 12 Output magnetic anisotropic unit 14 Input sensor coil 16 Output sensor coil 18 Input torque detecting coil 20 Input side Excitation coil 22 Output side torque detection coil 24 Output side excitation coil 26 Input side rotation angle detection unit 28 Output side rotation angle detection unit 30 Input side rotation angle detection coil 32 Output side rotation angle detection coil 34 Input side rotation angle detection Groove 36 Input-side non-magnetic part 38 Input-side rotation angle detection groove 40 Output-side non-magnetic part 42 Detection circuit 44 AC signal generation circuit 46 AC amplifier circuit 48 Torque detection rectification comparison circuit 50 Torque detection gain adjustment correction circuit 52 Rotation angle detection rectification comparison circuit 54 Rotation angle detection gain adjustment correction circuit 56 Control circuit
