JP2012103242A - トルクセンサ - Google Patents

Abstract

【課題】ハウジングに剛性が要求されない新規な構造を持つトルクセンサを提供する。
【解決手段】、トーションバーの軸周りを囲むように固定的に配置される第１及び第２のコイル１１，１２を含むコイルアセンブリＣＡは、第１のコイルの両端に対応して配置される第１及び第２の磁性体リングプレートＭ１，Ｍ２と、第２のコイル１２の両端に対応して配置される第３及び第４の磁性体リングプレートＭ３，Ｍ４と、コイル収納空間を形成するようにして、第１乃至第４の磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型した合成樹脂部１３と、該合成樹脂部１３をその内側に挿入して該合成樹脂部の外周側面を蔽う磁性体筒１４とを含む。コイルアセンブリＣＡは、合成樹脂製のセンサハウジング５０に収納される。可動部ＭＳは、入力軸１に連結された第１の磁気応答部材３と出力回転軸２に連結された第２の磁気応答部材４とを含む公知の構成でよい。
【選択図】 図１

Description

この発明は２軸間の相対的回転位置を検出するトルクセンサに関し、例えば自動車のパワーステアリング軸に負荷されるねじり負荷を検出するためのトルクセンサとしての用途に適したものであり、特にコイルヨーク部の構造を改善したものに関する。

トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸に発生するトルクを、該入力軸及び出力軸間のねじれ量（相対回転位置）として検出するトルクセンサが公知である。例えば、下記特許文献１〜４では、円周方向に複数の開口窓を２列で設けたアルミニウム等の磁気応答部材からなる円筒体をそれぞれ入力軸及び出力軸に取り付け、両円筒体における２列の開口窓列が互いに重なり合うように配置し、各開口窓列に対応して検出コイルをそれぞれ配置し、ねじれ量（相対回転位置）に応じた各列における開口窓の重なりの変化を検出コイルで検出するようにしている。

これらの従来のトルクセンサにおいては、検出コイルのための磁気回路を形成するためのヨーク（磁性体コア）は、コイルの少なくとも軸方向両側を囲うように該コイルを保持するコの字断面を有する、全体としてリング状の、ヨークからなっている。この場合、軸方向にオフセットして少なくとも２個のコイルが設けられるので、このようなコの字断面を有する全体としてリング状のヨークは少なくとも２個、軸方向に並ぶこととなる。そして、これらの従来のトルクセンサにおいては、これら軸方向に配置された複数のコイル入りヨークを軸方向の両側から緊密に押さえ付けて固定するために、剛性のある金属製ハウジング内に該複数のコイル入りヨークを収納し、該金属製ハウジングの軸方向両側の内側とその内部に収納されたコイル入りヨークとの間に皿バネを挿入し、剛性のある金属製ハウジングによる反力と該皿バネの付勢力によってその内側の複数のコイル入りヨークを緊密に押し付け固定するようになっている。また、コイルの少なくとも軸方向両側を囲うように該コイルを保持するコの字断面を有する全体としてリング状のヨークを使用する構成であるため、その内部のコイルからの引き出し線を取り出すために、ヨークの一部に切り欠き部を形成加工せざるを得ない。

特開平８−１１４５１８号 特許第３３７９３０５号 特許第３３８７３３７号 特許第４４４５２１９号

上記のように、従来のトルクセンサにおいては、軸方向に配置された複数のコイル入りヨークを軸方向の両側から緊密に押さえ付けて固定するために、剛性のある金属製ハウジング内に該複数のコイル入りヨークを収納し、該金属製ハウジングの軸方向両側の内側とその内部に収納されたコイル入りヨークとの間に皿バネを挿入し、剛性のある金属製ハウジングによる反力と該皿バネの付勢力によってその内側の複数のコイル入りヨークを緊密に押し付け固定するようになっているため、ハウジングにはかなりの剛性が要求されることになり、剛性のある金属製ハウジングしか使用することができなかった。例えば、合成樹脂製のハウジングでコンパクトにかつ廉価にトルクセンサを製造することができなかった。そのため、製造コストが増加するという問題があった。また、従来のトルクセンサにおいては、ヨーク内部のコイルからの引き出し線を取り出すために、該ヨークの一部に切り欠き部を形成加工せざるを得ず、そうすると、コイル検出出力信号にリップルが発生し、検出精度に悪影響を及ぼすという問題があった。そのため、そのようなリップルの問題を解決するための余分な構成を付加する必要があった。

この発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ハウジングに剛性が要求されない新規な構造を持つトルクセンサを提供しようとするものである。また、ヨークの一部に切り欠き部を形成加工する必要がなく、従って、リップルの問題が生じない新規な構造を持つトルクセンサを提供しようとするものである。

本発明に係るトルクセンサは、トーションバーを介して同軸的に連結された第１及び第２の回転軸間に発生する該トーションバー軸周りの捻れトルクを検出するトルクセンサであって、前記トーションバーの軸周りを囲むように固定的に配置される少なくとも第１のコイルを含むコイルアセンブリと、前記コイルアセンブリの内周側に配置され、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材と前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材とを含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答したインピーダンス変化を前記第１のコイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成した可動部とを具備し、前記コイルアセンブリが、更に、インサートモールド成型された合成樹脂部と、ここにおいて、前記第１のコイルが該合成樹脂部における前記収納空間内に収納されてなり、前記合成樹脂部をその内側に挿入して該合成樹脂部の外周側面を蔽う磁性体筒とを含むことを特徴とする。

好ましくは、前記コイルアセンブリは、更に、第２のコイルを含み、前記第１及び第２のコイルは軸方向にオフセットして配置されており、前記合成樹脂部は、前記第１及び第２のコイルの収納空間を形成するようにインサートモールド成型されてなり、ここにおいて、前記第１及び第２のコイルが該合成樹脂部における前記収納空間内に収納されてなることを特徴とする。

本発明によれば、コイルの収納空間を形成する合成樹脂部は、インサートモールド成型してなるものであり、この合成樹脂部における収納空間内にコイルが収納され、磁性体筒が、該合成樹脂部をその内側に挿入して該合成樹脂部の外周側面を蔽うような構造である。このような構造にあっては外側の磁性体筒がコイルのためのヨーク（磁気回路形成部材）として機能する。ヨークとして機能する部分の構造が外側の磁性体筒からなっているため、従来の構造のような皿バネによる締め付けが不要であり、トルクセンサ全体を収納するハウジングに従来のような剛性が要求されない。従って、コイルアセンブリを収納するセンサハウジングとして、合成樹脂製のセンサハウジングを採用することができる。これにより、コンパクトにかつ廉価にトルクセンサを製造することができるようになる。また、ヨークとして機能する部分の構造は、磁性体リングプレートからなっているので、合成樹脂部の外周縁の一部に凹みを設け、該凹みにコイルのリード配線を通して該合成樹脂部の一端側に導くように構成することができ、そのようにすることで磁性体部分に部分的切り欠きを設ける必要がなくなり、切り欠きによるリップルの問題が生じない。

なお、好ましい一例として、前記コイルアセンブリが、更に、前記コイルの端部に配置される少なくとも１つの磁性体リングプレートを含み、前記合成樹脂部は、前記少なくとも１つの磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなるようにしてもよい。このような構造にあっては、合成樹脂部に一体成型された少なくとも１つの磁性体リングプレートと外側の磁性体筒とがヨークとして機能する。合成樹脂部において、磁性体リングプレートは、インサートモールド成型により固定されているため、従来の構造のような皿バネによる締め付けが不要である。

本発明に係るトルクセンサの一実施例を示す一部断面側面。 （Ａ）は図１におけるコイルアセンブリの合成樹脂部の横断面図、（Ｂ）は回路基板の正面図。

トルクセンサにおいて適用可能な検出回路の一例を示す回路図。

トルク検出処理及び故障診断処理の動作例を説明するためのタイムチャート。

図３におけるマイクロコンピュータが実行するトルク検出処理の一例を示すフローチャート。

第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データの値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係の一例を示すグラフ。 コイルアセンブリの合成樹脂部に組み込まれる磁性体リングプレートの配置の変形例を示す一部断面側面。 コイルアセンブリの合成樹脂部に組み込まれる磁性体リングプレートの配置の変形例を示す一部断面側面。 コイルアセンブリの合成樹脂部に組み込まれる磁性体リングプレートの配置の変形例を示す一部断面側面。 コイルアセンブリの合成樹脂部に組み込まれる磁性体リングプレートの配置の変形例を示す一部断面側面。 コイルアセンブリの合成樹脂部内に磁性体リングプレートを組み込まない例を示す一部断面側面。 コイルアセンブリの外周側面を蔽う非磁性導電体筒（例えばアルミ筒）を磁性体筒に重複して設ける例を示す一部断面側面。 コイルアセンブリの合成樹脂部におけるスナップフィット片の形成例を示す斜視図。 コイルアセンブリの合成樹脂部におけるスナップフィット片の別の形成例を示す斜視図。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明しよう。

図１は、センサ部１０の機構の一例を示す一部断面側面図である。この実施例に係るトルクセンサは、自動車のステアリングシャフトのトーションバーに負荷されるねじれトルクを検出する。公知のように、ステアリングシャフトにおいては入力軸（第１の回転軸）１と出力軸（第２の回転軸）２とがトーションバー（図示せず）を介して連結されている。入力軸１及び出力軸２はトーションバーによるねじれ変形の許す限りの限られた角度範囲（例えば最大でも＋６度〜−６度程度の範囲）で相対的に回転しうる。センサ部１０は、トーションバーの周囲に設置される。センサ部１０は、トーションバーの軸周りを囲むように固定的に配置される第１のコイル１１及び第２のコイル１２を含むコイルアセンブリ（コイル部）ＣＡと、入力軸（第１の回転軸）１に連結された第１の磁気応答部材３及び出力軸（第２の回転軸）２に連結された第２の磁気応答部材４を含む可動部ＭＳとを具備する。図示のように組み立てられた状態において、可動部ＭＳの第１の磁気応答部材３の円筒と第２の磁気応答部材４の円筒とが重なり合い、該円筒の重なり合いの内側にトーションバー（図示せず）が位置する。可動部ＭＳにおいて、第１及び第２の磁気応答部材３，４は、例えば、円筒形状を成した良導電性かつ非磁性（反磁性）の材質（例えば、アルミニウムあるいは銅など）からなり、それぞれ、円周方向に沿って所定ピッチ（角度）で複数の開口窓３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを２列備えている。

コイルアセンブリＣＡにおいて、第１及び第２のコイル１１，１２は軸方向にオフセットして配置されている。コイルアセンブリＣＡは、更に、第１のコイル１１の一端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートＭ１と、第１のコイル１１の他端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートＭ２と、第２のコイル１２の一端に対応して配置される第３の磁性体リングプレートＭ３と、第２のコイル１２の他端に対応して配置される第４の磁性体リングプレートＭ４とを具備する。コイルアセンブリＣＡは、更に、これらの磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４を上述の所定配置となるように一体的にインサートモールド成型し、かつ、第１及び第２のコイル１１、１２の収納空間Ｓ１，Ｓ２を形成するように構成された合成樹脂部１３を具備する。コイルアセンブリＣＡは、更に、該合成樹脂部１３をその内側に挿入して該合成樹脂部１３の外周側面を蔽う磁性体筒１４とを具備している。すなわち、コイルアセンブリＣＡを組み立てる場合、まず、磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４を上述の所定配置となるように一体的にインサートモールド成型した合成樹脂部１３を準備し、それから、合成樹脂部１３のコイル収納空間Ｓ１，Ｓ２内に第１及び第２のコイル１１、１２を配置（又は巻回）し、そして、こうして第１及び第２のコイル１１、１２を配置した合成樹脂部１３の外周側面を蔽うように磁性体筒１４を嵌め込む。すなわち、合成樹脂部１３は、コイル１１、１２を巻回するためのボビンとして機能し、かつ、その内部にインサートした磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の働きによりコイルの磁気回路の一部を形成するための磁性体コア（その保持体）としても機能する。勿論、合成樹脂部１３それ自体は、非磁性かつ非導電性の材質からなる。

図２（Ａ）は、１つの磁性体リングプレートＭ１の表面が露出するように切断した合成樹脂部１３の横断面図である。合成樹脂部１３の内側は、可動部ＭＳを挿入し得るようにするために、開放空間１３ａとなっている。合成樹脂部１３内にインサートモールドされる各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の内周縁は、図示のように合成樹脂部１３の内周縁にほぼ一致していてもよいし（つまり、各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の内周縁が開放空間１３ａに露出する）、あるいは、それよりも幾分大きなサイズであってもよい（つまり、各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の内周縁が開放空間１３ａに露出しない）。各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の外周縁は、合成樹脂部１３の外周縁よりも幾分小さなサイズである（つまり、各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の外周縁が合成樹脂部１３の外側に露出しない）。合成樹脂部１３の外周縁の一部に凹み１３ｂが形成されている。この凹み１３ｂは、収納空間Ｓ１，Ｓ２内に収納したコイル１１、１２からの（又はコイルへの）引き出し（又は引き込み）用のリード配線を通すためのものである。この凹み１３ｂは、合成樹脂部１３の一端側（端子４１の側）まで形成されており、コイルのリード配線を合成樹脂部１３の一端側（端子４１の側）から外に引き出すことができるようになっている。

上述した構成からなるコイルアセンブリＣＡにおいて、第1のコイル１１の磁気回路は、コイル両端の第1及び第２の磁性体リングプレートＭ１，Ｍ２と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ａ，４ａの部分を通るように形成される。第２のコイル１２の磁気回路は、コイル両端の第３及び第４の磁性体リングプレートＭ３，Ｍ４と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ｂ，４ｂの部分を通るように形成される。コイルのリード配線を通すための凹み１３ｂを合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成しているので、各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の内周縁及び外周縁には、コイル１１、１２からの（又はコイルへの）引き出し（又は引き込み）用のリード配線を通すための切り欠き部のようなものを形成する必要がない。これにより、コイル出力信号にそのような切り欠き部に起因するリップル成分が含まれないようにすることができる。

合成樹脂部１３の一端側の適宜箇所（前記凹み１３ｂの終端箇所）には、各コイル１１、１２のリード配線を接続するためのリード端子４１の先端が配置される。各コイル１１、１２からの（又はコイルへの）リード配線は合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成された凹み１３ｂを通ってリード端子４１に至り、該リード端子４１に半田付け等によって接続される。リード端子４１の基部は回路基板４０に取り付けられている。回路基板４０には、この実施例に係るトルクセンサを構成する様々な検出用回路及びデバイスのうち、センサ部１０の側に設けるように定められた回路及びデバイス（図示せず）が搭載され、かつ、基板の一面又は両面には必要なプリント配線（図示せず）が形成される。また、回路基板４０の所定箇所には、外部配線（図示せず）を接続するためのコネクタ４３用の端子４２の基部が取り付けられている。

図２（Ｂ）は、回路基板４０の正面図である。回路基板４０は、中央部が開口４０ａとなっているリング状円板形状からなっている。回路基板４０の中央部の開口４０ａには、ステアリングシャフトの軸部分（例えば入力軸１）が挿入され得るようになっている。このように、回路基板４０の基板面がステアリングシャフト若しくはトーションバーの軸方向に対して直交する構成であるから、軸に沿う方向に延びた基板面を持つ回路基板をセンサ部に組み込む従来の構成に比べて（そのような従来の構成ではセンサ部の外周サイズが回路基板の分だけ大きくなってしまう）、センサ部の外周サイズを大きくすることなく、全体としてコンパクトな構成とすることができ、そうでありながら、回路基板上の回路及びデバイスの搭載面積を十分に確保することができる。

図１に示すように、コイルアセンブリＣＡは、合成樹脂製のセンサハウジング５０に収納される。センサハウジング５０は軸受５１を介してステアリングシャフトの軸部分（例えば出力軸１）に支持される。合成樹脂部１３において各磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４はインサートモールド成型により固定されているため、従来の構造のような皿バネによる締め付けが不要であり、トルクセンサ全体を収納するハウジング５０に従来のような剛性が要求されない。従って、コイルアセンブリＣＡを収納するセンサハウジング５０として、合成樹脂製のセンサハウジング５０を採用することができる。例えば、センサハウジング５０の所定箇所（収納したコイルアセンブリＣＡの合成樹脂部１３の一端側の外周部分に対応する箇所）には突起部５０ａが適宜の配置で形成されており、該センサハウジング５０内に収納したコイルアセンブリＣＡの合成樹脂部１３の一端側の外周部分を、適宜の柔軟性のある該突起部５０ａでピタリと押しつけた恰好で該コイルアセンブリＣＡを収納できるようになっている。また、また、回路基板４０もセンサハウジング５０の所定箇所に設けられた段差部５０ｂで受け止められて収納される。図示しない押さえ部材により、図１の矢印Ｘで示す軸方向に回路基板４０を押しつけて固定し、これによってコイルアセンブリＣＡをセンサハウジング５０内に固定する。

図１に示すように組み立てられた状態において、第１の磁気応答部材３の開口窓３ａの列と第２の磁気応答部材４の開口窓４ａの列とが重複し、その周りに第１のコイル１１が配置される。また、第１の磁気応答部材３の開口窓３ｂの列と第２の磁気応答部材４の開口窓４ｂの列とが重複し、その周りに第２のコイル１２が配置される。第１の磁気応答部材３の円筒と第２の磁気応答部材４の円筒との相対的回転位置つまりトーションバーのねじれ角に応じて、各列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合が変化する。開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が全く重なっていない状態では、コイル１１（又は１２）の内周はすべて磁気応答部材３（又は４）の円筒材質で覆われ、渦電流損失が最大となり、該コイル１１（又は１２）のインダクタンス（インピーダンス）は最小となる。逆に、開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が完全に重なっている状態では、コイル１１（又は１２）の内周を覆う磁気応答部材３（又は４）の円筒材質の面積は最小となるので渦電流損失が最小となり、かつ、該重なった開口の空間を介して内側のトーションバー（磁性体）に対する磁気結合が最大となるので、該コイル１１（又は１２）のインダクタンス（インピーダンス）は最大となる。

一方、各列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合の変化は互いに逆特性となるように、開口窓の配置を適切にずらして設定している。例えば、第１の磁気応答部材３においては、開口窓３ａの列（第１の列）と、開口窓３ｂの列（第２の列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度の１／２サイクルの位相ずれを持つように開口窓列を形成（配置）する。その場合、第２の磁気応答部材４においては、開口窓４ａの列（第１の列）と、開口窓４ｂの列（第２の列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度、同相となるように開口窓列を形成（配置）する。また、トーションバーのねじれ角が０の状態において、図示例のように、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合は丁度半分となり、第２の列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合も丁度半分となるように、各開口窓列を形成（配置）する。ねじれ角が０の状態から、時計方向にねじれ角が生じると、例えば、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が増大してそれに対応する第１のコイル１１のインダクタンス（インピーダンス）が増加するのに対して、第２の列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が減少してそれに対応する第２のコイル１２のインダクタンス（インピーダンス）が減少する。また、ねじれ角が０の状態から、反時計方向にねじれ角が生じると、第１の列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が減少してそれに対応する第１のコイル１１のインダクタンス（インピーダンス）が減少するのに対して、第２の列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が増加してそれに対応する第２のコイル１２のインダクタンス（インピーダンス）が増加する。

このように、センサ部１０においては、入出力軸（第１及び第２の回転軸）１，２の相対的回転位置に応答して互いに逆特性のインピーダンス変化を該第１及び第２のコイル１１，１２に生じさせるように、第１及び第２の磁気応答部材３，４を構成しかつ該第１及び第２のコイル１１，１２を配置している。

なお、第1のコイル１１のヨークとして機能する第1及び第２の磁性体リングプレートＭ１，Ｍ２の間隔（軸方向の間隔）の長さよりも、それに対応する開口窓３ａ，４ａの軸方向長さの方が幾分長くなっている。同様に、第２のコイル１２のヨークとして機能する第３及び第４の磁性体リングプレートＭ３，Ｍ４の間隔（軸方向の間隔）の長さよりも、それに対応する開口窓３ｂ，４ｂの軸方向長さの方が幾分長くなっている。これにより、コイルアセンブリＣＡと可動部ＭＳとの軸方の関係が多少ずれたとしも、コイル出力信号に誤差が生じないようになっており、ロバスト性が確保されている。

図３は、本発明に係るトルクセンサにおいて適用可能な検出回路の一実施例を示す図である。この実施例に係る検出回路は、センサ部１０の側に設けられた前記第1及び第２のコイル１１、１２と、該センサ部１０に近接配置された第１回路部２０と、これらのセンサ部１０及び第１回路部２０から離隔して配置される第２回路部３０とで構成される。第１回路部２０は、図１に示された回路基板４０に搭載される。

第１回路部２０において、第１のコイル１１に直列接続された第１の温度特性補償抵抗素子（例えば正温度特性抵抗器）４４と、第２のコイル１２に直列接続された第２の温度特性補償抵抗素子（例えば正温度特性抵抗器）４５とを具備している。温度特性補償抵抗素子４４，４５は、コイル１１，１２に近接して配置されるので、コイル１１，１２と同じ温度環境におかれることとなり、コイル１１，１２の温度ドリフト特性を補償するのに都合がよいものとなっている。温度特性補償抵抗素子４４，４５としては、コイル１１，１２の温度ドリフトによるインピーダンス変化特性と同等の温度ドリフト特性を持つ抵抗素子を使用するのが望ましい。

第１回路部２０は、第１のコイル１１に対応する回路として、前記温度特性補償抵抗素子４４と、所定の直流電圧でバイアスされた励磁用交流信号を該コイル１１に印加するコイル駆動回路２１と、該コイル１１の出力に含まれる直流電圧成分を抽出する直流弁別回路２２と、励磁用交流信号のピーク振幅値に相当する直流電圧を抽出する整流回路２３と、直流弁別回路２２と整流回路２３の出力を加算してオフセット電圧ＯＦ１を生成する加算回路２４と、コイル駆動回路２１から出力された励磁用交流信号の位相をコイル出力の位相に合わせた基準交流電圧成分を生成する基準信号生成回路２５と、該コイル１１の出力に含まれる検出出力交流電圧成分と基準信号生成回路２５から出力される基準交流電圧成分との差を求め、求めた差信号を前記オフセット電圧ＯＦ１でオフセットした出力を生じる差動増幅回路２６と、電源弁別回路２７とを含んでいる。

更に、第１回路部２０は、第１のコイル１１に対応する上記回路と全く同様に、第２のコイル１２に対応する回路として、前記温度特性補償抵抗素子４５と、所定の直流電圧でバイアスされた励磁用交流信号を該コイル１２に印加するコイル駆動回路２１ａと、該コイル１２の出力に含まれる直流電圧成分を抽出する直流弁別回路２２ａと、励磁用交流信号のピーク振幅値に相当する直流電圧を抽出する整流回路２３ａと、直流弁別回路２２ａと整流回路２３ａの出力を加算してオフセット電圧ＯＦ２を生成する加算回路２４ａと、コイル駆動回路２１ａから出力された励磁用交流信号の位相をコイル出力の位相に合わせた基準交流電圧成分を生成する基準信号生成回路２５ａと、該コイル１２の出力に含まれる検出出力交流電圧成分と基準信号生成回路２５ａから出力される基準交流電圧成分との差を求め、求めた差信号を前記オフセット電圧ＯＦ２でオフセットした出力を生じる差動増幅回路２６ａと、電源弁別回路２７ａとを含んでいる。

センサ部１０及び第１回路部２０の側と第２回路部３０との間を接続する伝送線（電気配線）は、コイル励磁用交流信号供給ライン１８ａ、第１のコイルの検出出力ライン１８ｂ、アースライン１８ｃ、第２のコイルの検出出力ライン１８ｄからなる。第１のコイル１１に対応する差動増幅回路２６の出力が検出出力ライン１８ｂに出力され、第２のコイル１２に対応する差動増幅回路２６ａの出力が検出出力ライン１８ｄに出力される。図１のコネクタ４２に、これらのライン１８ａ〜１８ｄの配線を接続する。

第２回路部３０は、自動車のＥＣＵ（電子制御装置）に相当し、ＥＣＵのプリント回路基板上に搭載されたマイクロコンピュータ３１と周辺回路素子とを含んでいる。マイクロコンピュータ３１は、内部クロックに基づき所定の交流周波数の信号波形Ａをデジタル的に発生するように構成されている。一例として、マイクロコンピュータ３１が持つクロック発生機能を使用して、センサ部１０のコイル１１、１２を励磁するための交流信号の所望周波数に等しいクロック信号（例えばデューティ比５０％）を信号波形Ａとして発生し、出力ポートから出力する。交流信号生成回路３２は、マイクロコンピュータ３１で発生した交流周波数の信号波形Ａに基づき、所定の直流電圧ＲｅｆＶ（一例としてＤＣ６．５Ｖ）が加算されたアナログの励磁用交流信号Ｂを生成する。交流信号生成回路３２は、例えば、矩形波を三角波に変換する簡単なアナログ回路と電圧加算回路とで構成することができる。なお、マイクロコンピュータ３１で発生する交流周波数の信号波形Ａは、矩形状のクロック信号に限らず、比較的正確なデジタル正弦波であってもよい。その場合、交流信号生成回路３２がＤ−Ａ変換回路を含んでいてもよいし、あるいはＤ−Ａ変換した正弦波信号波形Ａをマイクロコンピュータ３１から出力するようにしてもよい。

なお、マイクロコンピュータ３１は、自動車におけるＥＣＵ内に搭載されている既存のマイクロコンピュータを使用する形態に限らず、本発明に係るトルクセンサのために専用のものを用意してもよい。勿論、マイクロコンピュータ３１に代えて、本発明を実施するために必要な制御・演算性能と同等の機能を達成するように構成した専用デジタル回路（クロック発生器、論理回路、計算回路、メモリ等を含むディスクリート回路若しくはＩＣあるいはＤＳＰなど）を用いてもよい。マイクロコンピュータ及び専用デジタル回路を総称してデジタル処理装置という。

交流信号生成回路３２で生成した励磁用交流信号が励磁用交流信号供給ライン１８ａを介してセンサ部１０及び第１回路部２０の側に伝送され、該第１回路部２０の側で受け取った励磁用交流信号Ｂがコイル駆動回路２１及び２１ａに供給されると共に電源弁別回路２７及び２７ａに供給される。電源弁別回路２７及び２７ａは、励磁用交流信号供給ライン１８ａを介して供給された励磁用交流信号に含まれる前記所定の直流電圧ＲｅｆＶを取り出して該第１回路部２０内の各回路へ、その直流電源Ｖｃｃ１及びＶｃｃ２として供給する。これにより、格別の直流電源供給線が不要となり、第１回路部２０と第２回路部３０間の伝送線を簡素化している。コイル駆動回路２１及び２１ａは、所定の直流電圧ＲｅｆＶでバイアスされている励磁用交流信号Ｂを、各コイル１１、１２に印加する。なお、これに限らず、コイル駆動回路２１及び２１ａは、電源用の直流電圧ＲｅｆＶが加算された励磁用交流信号Ｂから直流電圧ＲｅｆＶを一旦除去し、別の所定の直流電圧（例えば直流電圧ＲｅｆＶよりも低い２Ｖ程度の直流電圧）でバイアスした励磁用交流信号を生成し、これを各コイル１１、１２に印加するようにしてもよい。

第１のコイル１１と温度特性補償抵抗素子４４の接続点の電圧が第１のコイル１１の出力交流電圧として取り出され、コンデンサを介して直流分を除去した後、第１の差動増幅回路２６に入力される。同様に、第２のコイル１２と温度特性補償抵抗素子４５の接続点の電圧が第２のコイル１２の出力交流電圧として取り出され、コンデンサを介して直流分を除去した後、第２の差動増幅回路２６ａに入力される。各コイル１１，１２の出力交流電圧は、各コイル１１，１２のインピーダンスと温度特性補償抵抗素子４４，４５のインピーダンスの分圧比で表わされるので、温度ドリフトによるインピーダンス変化分が相殺・除去若しくは低減され、温度ドリフト補償を行うことができる。

また、第１のコイル１１と温度特性補償抵抗素子４４の接続点から取り出された第１のコイル１１の出力交流電圧は、第１の直流弁別回路２２に入力され、該コイル１１の出力に含まれる直流電圧成分が抽出される。同様に、第２のコイル１２と温度特性補償抵抗素子４５の接続点から取り出された第２のコイル１２の出力交流電圧は、第２の直流弁別回路２２ａに入力され、該コイル１２の出力に含まれる直流電圧成分が抽出される。ここで抽出される直流電圧成分は、コイル１１又は１２に断線、半断線等の故障がなければ、バイアスした所定の直流電圧に対応するものとなり、変動が生じないが、断線、半断線等の故障が起きた場合は、それに応じて変動したレベルを持つものとなる。すなわち、コイル１１又は１２に関する断線、半断線等に関する故障情報を含んでいる。

一方、整流回路２３は、励磁用交流信号の交流成分のみを整流し、該励磁用交流信号のピーク振幅値に相当する直流電圧を抽出する。整流回路２３ａも同様である。ここで抽出される直流電圧は、励磁用交流信号に異常がなければ所定レベルを維持しているが、励磁用交流信号供給ライン１８ａのコネクタの外れや接触不良、断線、半断線など、なんらかの異常があれば、それに応じて変動したレベルを持つものとなる。すなわち、励磁用交流信号の供給系統に関する故障情報を含んでいる。

加算回路２４は、直流弁別回路２２と整流回路２３の出力を加算してオフセット電圧ＯＦ１を生成する。これにより、オフセット電圧ＯＦ１は、コイル１１に関する断線、半断線等に関する故障情報と励磁用交流信号の供給系統に関する故障情報の両方を含むものとなる。加算回路２４ａも同様に、直流弁別回路２２ａと整流回路２３ａの出力を加算してオフセット電圧ＯＦ２を生成し、これにより、オフセット電圧ＯＦ２は、コイル１２に関する断線、半断線等に関する故障情報と励磁用交流信号の供給系統に関する故障情報の両方を含むものとなる。これらの直流弁別回路２２，２２ａ，整流回路２３，２３ａ，加算回路２４，２４ａは、オフセット電圧生成回路に該当する。

差動増幅回路２６，２６ａで各コイル１１，１２の出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差を求めるのに先立って、基準信号生成回路２５、２５ａにおいてコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧の位相を、コイル出力交流電圧の位相に合わせるための位相シフトを行う。これは、コイル１１，１２のインダクタンスにより、コイル出力交流電圧には励磁用交流信号に対して所定の位相遅れが生じているため、この所定位相遅れ分だけ励磁用交流信号の位相を基準信号生成回路２５、２５ａで遅延させ、両者の位相を合わせた上で差動増幅回路２６、２６ａで差信号を求めるようにするためである。なお、基準信号生成回路２５、２５ａから差動増幅回路２６、２６ａに入力される基準交流電圧も直流分除去されたものである。

第１の差動増幅回路２６では、第１のコイル１１の出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差信号を求める。このように差動増幅演算を行う理由は、出力交流電圧から検出トルクに起因する成分を抽出し、トルク検出のダイナミックレンジを大きくとる（感度を上げる）ことができるようにするためである。更に、第１の差動増幅回路２６では、前記オフセット電圧ＯＦ１を前記差信号に加算し、該差信号をオフセット電圧ＯＦ１によって正側にオフセットする。すなわち、第１の差動増幅回路２６から出力される差信号は、オフセット電圧ＯＦ１の加算（オフセット）によって、正電圧の領域でのみ振動するものとなり、かつ、該オフセット電圧ＯＦ１が持つ上記故障情報を含むものとなる。これによって、１本の出力ライン１８ｂで伝送される差信号中に、トルク検出情報と故障情報を含ませることができる。また、後段にてトルク検出値のサンプリングを行う際に、正の値でのみトルク検出値のサンプリング値が得られるようにすることを可能にする。

同様に、第２の差動増幅回路２６ａでも、第２のコイル１２の出力交流電圧とコイル励磁用交流信号に基づく基準交流電圧との差信号を求め、かつ、オフセット電圧ＯＦ２を前記差信号に加算し、１本の出力ライン１８ｄで伝送される差信号中に、トルク検出情報と故障情報を含ませる。

第１及び第２の差動増幅回路２６，２６ａから出力された差信号は、それぞれ検出出力ライン１８ｂ，１８ｄを介して第２回路部３０に伝送される。第２回路部３０の側において、検出出力ライン１８ｂ，１８ｄからの差信号をそれぞれインターフェースするためのプルダウン抵抗３３，３３ａが設けられている。第１のコイル１１に対応する検出出力ライン１８ｂの信号は、プルダウン抵抗３３を介してノイズフィルタ３４に入力され、ノイズフィルタ３４の出力はマイクロコンピュータ３１のＡ／Ｄポート（アナログ／デジタル変換入力ポート）＃１に入力されると共に、直流除去用のコンデンサ３５を介してコンパレータ３６に入力される。同様に、第２のコイル１２に対応する検出出力ライン１８ｄの信号も、プルダウン抵抗３３ａを介してノイズフィルタ３４ａに入力され、ノイズフィルタ３４ａの出力はマイクロコンピュータ３１のＡ／Ｄポート（アナログ／デジタル変換入力ポート）＃２に入力されると共に、直流除去用のコンデンサ３５ａを介してコンパレータ３６ａに入力される。

プルダウン抵抗３３，３３ａは、検出出力ライン１８ｂ，１８ｄの経路でコネクタ接触不良等の不具合が生じた場合に、それによって生じる抵抗変化に基づく直流電圧成分を該差信号中に含ませるためのものである。これにより、検出信号伝送線に係る故障情報も上記差信号中に含ませるようにすることができる。

ノイズフィルタ３４，３４ａは、検出出力ライン１８ｂ，１８ｄの伝送過程で差信号に混入したノイズ成分を除去するものである。コンパレータ３６，３６ａは、各差動増幅回路２６，２６ａから出力された差信号を波形整形し、各コイル１１、１２の検出出力交流電圧の位相を示す矩形波信号を生成する。各コンパレータ３６，３６ａの出力は、マイクロコンピュータ３１のタイマーキャプチャー入力＃１，＃２に入力される。コンパレータ３６，３６ａは、検出信号中の交流位相成分に含まれる故障情報に基づき故障診断を行うためのものである。なお、検出信号中の交流位相成分に含まれる故障情報に基づき故障診断を行わない場合は省略できる。

図４はトルク検出処理及び故障診断処理の動作例を説明するためのタイムチャートであり、横軸が時間軸である。図４において、Ａはマイクロコンピュータ３１が発生する所定の交流周波数の信号波形（クロック信号）Ａを示し、Ｂは該信号波形Ａに応じて交流信号生成回路３２が発生する励磁用交流信号Ｂを示し、一例として三角波からなり、所定の直流電圧ＲｅｆＶが加算されている。

ＣＫｓは、マイクロコンピュータ３１内で発生されるサンプリングクロックを示し、クロック信号Ａと同一周期であって、クロック信号Ａの立ち上がり時から時間Ｔｓ経過した時に発生される。図中、時間Ｔｇは、励磁用交流信号Ｂの三角波における最小値から最大値までの時間を示し、通常、クロック信号Ａの半周期の時間である。また、サンプリングクロックＣＫｍは、クロック信号Ａと同一周期であって、サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングから時間Ｔｇ後に発生される。すなわち、サンプリングクロックＣＫｓとＣＫｍは、半周期の位相ずれを持つ２相クロックである。

図４において、Ｃは、第１の差動増幅回路２６から検出出力ライン１８ｂを経てマイクロコンピュータ３１のＡ／Ｄポート＃１に入力される差信号Ｃの一例（又は第２の差動増幅回路２６ａから検出出力ライン１８ｄを経てマイクロコンピュータ３１のＡ／Ｄポート＃２に入力される差信号Ｄの一例）を示す。なお、サンプリングクロックＣＫｓは、クロック信号Ａと同一周期に限らず、クロック信号Ａの２倍周期等であってもよく、要するに整数倍の周期であればよい。

概して、検出したトルクに対応するコイル１１，１２のインピーダンスを検出するためには、その出力交流電圧のピーク値のレベルを検出する。一方、特定の位相タイミングでサンプリングを行う場合は、必ずしも、ピーク値のタイミングでサンプリングを行わなくてもインピーダンス検出は可能であり、要は、常に同じ位相タイミングでサンプリングを行えばよい。例えば、サンプリングクロックＣＫｓは、コイル１１，１２の出力交流電圧のピーク値の近傍に対応して前記差信号をサンプリングするように、サンプリングタイミングを設定している。すなわち、時間Ｔｓは、クロック信号Ａの立ち上がり時から励磁用交流信号Ｂのピークに達するまでの時間Ｔｇに、励磁用交流信号Ｂに対する検出出力交流電圧Ｃ，Ｄの位相遅れを考慮した時間Ｔｄを加算した時間に設定される。

サンプリングクロックＣＫｓは、検出出力交流電圧Ｃ，Ｄの正のピークの近傍で発生し、該検出出力交流電圧Ｃ，Ｄの正（上）のピークの近傍の値をサンプリングするために使用される。サンプリングクロックＣＫｍは、前記検出出力交流電圧Ｃ，Ｄの負のピークの近傍で発生し、該検出出力交流電圧Ｃ，Ｄの負（下）のピークの近傍の値をサンプリングするために使用される。

図５は、マイクロコンピュータ３１が実行するトルク検出処理の一例を示す。ステップＳ１では、上サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングかを判定する。上サンプリングクロックＣＫｓのタイミングであれば、ステップＳ２では、Ａ／Ｄポート＃１，＃２からの前記差信号Ｃ，Ｄのデジタルデータをサンプリングし、サンプリングした各データを上ピークのホールド値Ｕ１，Ｕ２として所定のレジスタ内にホールドする。次に、ステップＳ３では、下サンプリングクロックＣＫｍの発生タイミングかを判定する。下サンプリングクロックＣＫｍのタイミングであれば、ステップＳ４では、Ａ／Ｄポート＃１，＃２からの前記差信号Ｃ，Ｄのデジタルデータをサンプリングし、サンプリングした各データを下ピークのホールド値Ｄ１，Ｄ２として所定のレジスタ内にホールドする。ステップＳ５では、それぞれ、第１のコイル１１に関する上ピークのホールド値Ｕ１と下ピークのホールド値Ｄ１の差Ｕ１−Ｄ１と、第２のコイル１２に関する上ピークのホールド値Ｕ２と下ピークのホールド値Ｄ２の差Ｕ２−Ｄ２を演算し、第１のコイル１１に関するトルク検出データＴＤＤ１と第２のコイル１２に関するトルク検出データＴＤＤ２を得る。次のステップＳ６では、第１（メイン）のトルク検出データＴＤＤ１を正常時のトルク検出データとして出力する。第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ２は、冗長性のために用意されるものであり、後述の故障診断に際して利用されるほか、第１のコイル１１の検出系統に異常が検出された場合に、代替的なトルク検出データとして利用することが可能である。なお、差信号Ｃ又はＤには、故障情報としてのオフセット電圧ＯＦ１又はＯＦ２が含まれているが、上述のように、上ピークと下ピークの差を演算することによりトルク検出データＴＤＤ１又はＴＤＤ２を得ているので、オフセット電圧ＯＦ１又はＯＦ２が自動的に相殺される。

例えば、図４に示されたＣの例では、サンプリングクロックＣＫｓの発生タイミングにおける差信号Ｃのデジタル値がＬ１であり、この値Ｌ１が上ピークのホールド値Ｕ１としてレジスタ内にホールドされ。また、サンプリングクロックＣＫｍの発生タイミングにおける差信号Ｃのデジタル値がＬ２であり、この値Ｌ２が下ピークのホールド値Ｄ１としてレジスタ内にホールドされる。そして、上ピークのホールド値Ｕ１と下ピークのホールド値Ｄ１の差Ｕ１−Ｄ１は、「Ｌ１−Ｌ２」であり、これが第１のトルク検出データＴＤＤ１としてホールドされ、出力される。

例えば、第１のトルク検出データＴＤＤ１のとりうる最小値は、上ピークのホールド値Ｕ１のとりうる最小値（例えば略ＯＦ１）と下ピークのホールド値Ｄ１のとりうる最大値（例えば略ＯＦ１）との差であるから略０であり（例えばＵ１−Ｄ１＝略ＯＦ１−略ＯＦ１＝０）、一方、トルク検出データＴＤＤ１のとりうる最大値は、Ｕ１のとりうる最大値とＤ１のとりうる最小値との差であるから、差Ｄのとりうる所定の最大値に近いものとなる。従って、ダイナミックレンジが拡大されていることが理解できる。第２のトルク検出データＴＤＤ２についても同様である。従って、高感度でトルク検出を行うことができる。

図６は、第１（メイン）及び第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２の値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係の一例を示すグラフである。このように、第１（メイン）のトルク検出データＴＤＤ１の関数と第２（サブ）のトルク検出データＴＤＤ２の関数とは、検出トルク（相対回転位置）に関して逆特性を示し、正常であれば、両者を加算した値ＴＣは常に略一定値となる。なお、横軸において、「０」の位置はトルク０の位置を示し、その右側の「＋」で記した領域は例えば時計方向のねじれに応じた領域を示し、左側の「−」で記した領域は例えば反時計方向のねじれに応じた領域を示す。図６では、トルク検出データＴＤＤ１，ＴＤＤ２の値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係は、リニア特性を示しているが、これに限らず、非リニア特性であってもよい。

図３の回路で実現可能な故障判定処理についての詳細な説明は、本発明の要旨に関係しないため、省略する。なお、図３において、温度補償用抵抗４４，４５を設けずに、第1及び第２のコイル１１、１２を差動接続することによりコイルの温度特性補償を行ってよい。その場合、図３において、温度補償用抵抗４４の位置に第２のコイル１２を配置し、第２のコイル１２用の検出回路（参照符号にサフィックスａの付された回路）の系列を全て削除すればよい。

また、温度補償用抵抗４４を設ける場合は、センサ部１０のコイルアセンブリＣＡ内のコイルは、第1のコイル１１のみとしてもよい。その場合、図１、図３において、第２のコイル１２を削除すると共に、第２のコイル１２用の検出回路（参照符号にサフィックスａの付された回路）の系列を全て削除すればよい。また、その場合は、第１及び第２の磁気応答部材３，４において、第1のコイル１１に対応する開口窓３ａ，４ａのみを設ければよい。

また、上記実施例では、第１及び第２のコイル１１、１２に対応する開口窓３ａ，４ａ及び３ｂ，４ｂによるインピーダンス変化特性が逆特性であったが、同特性であってもよい。

また、第１及び第２の回転軸１、２の相対的回転位置に応答したインピーダンス変化を第１及び第２のコイル１１、１２にそれぞれ生じさせるための第1及び第２の磁気応答部材３、４の構成は、図示のような開口窓３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂからなるものに限らず、トルクセンサの分野で公知の他の如何なる構成・構造からなるものであってもよい。

本発明に係るトルクセンサにおいて適用する検出方式（検出回路の構成）は、図３〜図６に示したような方式（構成）に限らず、他のどのような検出方式（検出回路構成）からなるものであってもよい。例えば、出力交流信号を整流して直流電圧レベルのデータとしてトルク検出信号を生成する方式を採用してもよい。あるいは、レゾルバタイプの２種類の検出信号（サイン関数特性のトルク検出信号ｓｉｎθｓｉｎωｔとコサイン関数特性のトルク検出信号ｃｏｓθｓｉｎωｔ）をセンサ部１０から出力し、これに基づき位相検出演算によってθ分を示すトルク検出信号を生成する方式を採用してもよい。

次に、図１に示された磁性体リングプレートＭ１〜Ｍ４の配置の変形例について、図７〜図１１を参照して説明する。

図７〜図１１において、便宜上、磁性体筒１４の図示は省略してあるが、図１と同様に設けられる。また、図７〜図１１において、第１及び第２の磁気応答部材３，４は、便宜上、断面として示されているが、図１と同様の開口窓３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂを有している。

図７の例においては、コイルアセンブリＣＡは、第１のコイル１１の第２のコイル１２に隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートＭ１１と、第２のコイル１２の第１のコイル１１に隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートＭ１２と、第１及び第２のコイル１１，１２の間に配置される第３の磁性体リングプレートＭ１３とを含んでいる。この場合、合成樹脂部１３は、第１乃至第３の磁性体リングプレートＭ１１〜Ｍ１３を一体的にインサートモールド成型してなる。図７に示した構成からなるコイルアセンブリＣＡにおいて、第1のコイル１１の磁気回路は、コイル両端の磁性体リングプレートＭ１１，Ｍ１３と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ａ，４ａの部分を通るように形成される。第２のコイル１２の磁気回路は、コイル両端の磁性体リングプレートＭ１２，Ｍ１３と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ｂ，４ｂの部分を通るように形成される。コイルのリード配線を通すための凹み（１３ｂ）を合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成している点は前述の実施例と同様である。

図８の例においては、コイルアセンブリＣＡは、第１のコイル１１の第２のコイル１２に隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートＭ１１と、第２のコイル１２の第１のコイル１１に隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートＭ１２とを含む。この場合、合成樹脂部は、第１及び第２の磁性体リングプレートＭ１１，Ｍ１２を一体的にインサートモールド成型してなる。図８に示した構成からなるコイルアセンブリＣＡにおいて、第1のコイル１１の磁気回路は、コイル一端の磁性体リングプレートＭ１１と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ａ，４ａの部分を通るように形成される。第２のコイル１２の磁気回路は、コイル一端の磁性体リングプレートＭ１２と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ｂ，４ｂの部分を通るように形成される。コイルのリード配線を通すための凹み（１３ｂ）を合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成している点は前述の実施例と同様である。

図９の例においては、コイルアセンブリＣＡは、第１のコイル１１の第２のコイル１２に隣接する端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートＭ１１と、第２のコイル１２の第１のコイル１１に隣接する端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートＭ１２とを含む。この場合も、合成樹脂部１３は、第１及び第２の磁性体リングプレートＭ１１，Ｍ１２を一体的にインサートモールド成型してなる。図９に示した構成からなるコイルアセンブリＣＡにおいて、第1のコイル１１の磁気回路は、コイル一端の磁性体リングプレートＭ１１と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ａ，４ａの部分を通るように形成される。第２のコイル１２の磁気回路は、コイル一端の磁性体リングプレートＭ１２と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ｂ，４ｂの部分を通るように形成される。コイルのリード配線を通すための凹み（１３ｂ）を合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成している点は前述の実施例と同様である。

図１０の例においては、コイルアセンブリＣＡは、第１のコイル１１と第２のコイル１２との間に配置される磁性体リングプレートＭ１１を含む。この場合も、合成樹脂部１３は、磁性体リングプレートＭ１１を一体的にインサートモールド成型してなる。図１０に示した構成からなるコイルアセンブリＣＡにおいて、第1のコイル１１の磁気回路は、コイル一端の磁性体リングプレートＭ１１と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ａ，４ａの部分を通るように形成される。第２のコイル１２の磁気回路は、コイル一端の磁性体リングプレートＭ１１と、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ｂ，４ｂの部分を通るように形成される。コイルのリード配線を通すための凹み（１３ｂ）を合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成している点は前述の実施例と同様である。

図１１の例においては、コイルアセンブリＣＡは、磁性体リングプレートを含まない。この場合、第1のコイル１１の磁気回路は、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ａ，４ａの部分を通るように形成される。第２のコイル１２の磁気回路は、コイルの外側周囲の磁性体筒１４と、コイル内側の第１及び第２の磁気応答部材３，４の開口窓３ｂ，４ｂの部分を通るように形成される。コイルのリード配線を通すための凹み（１３ｂ）を合成樹脂部１３の外周縁の一部に形成している点は前述の実施例と同様である。

図１２に示すように、コイルアセンブリＣＡが、更に、合成樹脂部１３の外周側面を蔽う非磁性導電体筒（例えばアルミ筒）１５を磁性体筒１４に重複して含んでいてもよい。非磁性導電体筒１５は、静電シールド機能を果たす。図１２では磁性体筒１４が非磁性導電体筒１５の外側に位置するが、逆であってもよい。

図１３及び図１４に示すように、合成樹脂部１３において、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５の少なくとも一方を係止するための弾性的なスナップフィット片１６又は１７を少なくとも１つ形成するとよい（図１３の例では４つのスナップフィット片１６、図１４の例では２つのスナップフィット片１７）。図１３のスナップフィット片１６は、基部１６ａと、該基部１６から軸方向に延びた可動部１６ｂとを備えている。可動部１６ｂの先端は、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５の少なくとも一方を係止するための突起部１６ｃとなっている。このようなスナップフィット片１６は、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５の合成樹脂部１３に対する着脱を容易にし、かつ、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５を合成樹脂部１３の所定の位置に固定するために機能する。すなわち、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５の合成樹脂部１３に対する挿入時又は取り外し時においては、スナップフィット片１６の弾性によってその先端の突起部１６ｃが上下に揺動し、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５の動きを許容する。そして、磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５の合成樹脂部１３に対する装着が完了した状態においては、スナップフィット片１６の先端の突起部１６ｃが突出した状態に復帰することにより、該突起部１６ｃによって磁性体筒１４及び／又は非磁性導電体筒１５の端部を係止し、該磁性体筒１４及び非磁性導電体筒１５を合成樹脂部１３の所定の位置に固定する。

図１３の例では、可動部１６ｂは軸方向に延びているため、該可動部１６ｂを長くすると、合成樹脂部１３全体の軸方向のサイズ・長さが長くなる。これに対して、図１４の例では、スナップフィット片１７は、基部１７ａと、該基部１７ａから円周方向に延びた可動部１７ｂとを備えており、可動部１７ｂの先端は係止用の突起部１７ｃとなっている。この図１４の構成によれば、可動部１７ｂが円周方向に延びているため、合成樹脂部１３全体の軸方向のサイズ・長さを長くすることなく、可動部１７ｂの長さを長くすることができる。

１ 入力軸（第１の回転軸）
２ 出力軸（第２の回転軸）
１０ センサ部
ＣＡ コイルアセンブリ
１１ 第１のコイル
１２ 第２のコイル
１３ 合成樹脂部
１４ 磁性体筒
Ｍ１〜Ｍ４ 磁性体リングプレート
ＭＳ 可動部
３ 第１の磁気応答部材
４ 第２の磁気応答部材
３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ 開口窓
４０ 回路基板
５０ センサハウジング

Claims (14)

1. トーションバーを介して同軸的に連結された第１及び第２の回転軸間に発生する該トーションバー軸周りの捻れトルクを検出するトルクセンサであって、
   前記トーションバーの軸周りを囲むように固定的に配置される少なくとも第１のコイルを含むコイルアセンブリと、
   前記コイルアセンブリの内周側に配置され、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材と前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材とを含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答したインピーダンス変化を前記第１のコイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成した可動部と
   を具備し、
   前記コイルアセンブリが、更に、
   前記第１のコイルの収納空間を形成するようにインサートモールド成型された合成樹脂部と、ここにおいて、前記第１のコイルが該合成樹脂部における前記収納空間内に収納されてなり、
   前記合成樹脂部をその内側に挿入して該合成樹脂部の外周側面を蔽う磁性体筒と
   を含むことを特徴とするトルクセンサ。
2. 前記コイルアセンブリは、更に、第２のコイルを含み、前記第１及び第２のコイルは軸方向にオフセットして配置されており、
   前記合成樹脂部は、前記第１及び第２のコイルの収納空間を形成するようにインサートモールド成型されてなり、ここにおいて、前記第１及び第２のコイルが該合成樹脂部における前記収納空間内に収納されてなる、
   ことを特徴とする請求項１に記載のトルクセンサ。
3. 前記コイルアセンブリが、更に、
   前記コイルの端部に配置される少なくとも１つの磁性体リングプレートを含み、
   前記合成樹脂部は、前記少なくとも１つの磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクセンサ。
4. 前記コイルアセンブリは、
   前記第１のコイルの一端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートと、
   前記第１のコイルの他端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートと、
   前記第２のコイルの一端に対応して配置される第３の磁性体リングプレートと、
   前記第２のコイルの他端に対応して配置される第４の磁性体リングプレートと、
   を含み、
   前記合成樹脂部は、前記第１乃至第４の磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなることを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
5. 前記コイルアセンブリは、
   前記第１のコイルの前記第２のコイルに隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートと、
   前記第２のコイルの前記第１のコイルに隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートと、
   前記第１及び第２のコイルの間に配置される第３の磁性体リングプレートと、
   を含み、
   前記合成樹脂部は、前記第１乃至第３の磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなることを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
6. 前記コイルアセンブリは、
   前記第１のコイルの前記第２のコイルに隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートと、
   前記第２のコイルの前記第１のコイルに隣接する端とは反対側の端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートと、
   を含み、
   前記合成樹脂部は、前記第１及び第２の磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなることを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
7. 前記コイルアセンブリは、
   前記第１のコイルの前記第２のコイルに隣接する端に対応して配置される第１の磁性体リングプレートと、
   前記第２のコイルの前記第１のコイルに隣接する端に対応して配置される第２の磁性体リングプレートと、
   を含み、
   前記合成樹脂部は、前記第１及び第２の磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなることを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
8. 前記コイルアセンブリは、
   前記第１及び第２のコイルの間に配置される磁性体リングプレートを含み、
   前記合成樹脂部は、前記磁性体リングプレートを一体的にインサートモールド成型してなることを特徴とする請求項２に記載のトルクセンサ。
9. 前記コイルアセンブリを収納する合成樹脂製のセンサハウジングを更に具備する請求項１乃至８のいずれかに記載のトルクセンサ。
10. 前記合成樹脂部の外周縁の一部に、前記コイルの配線を通して該合成樹脂部の一端側に導くための凹みを形成したことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のトルクセンサ。
11. 前記コイルアセンブリが、更に、
    前記合成樹脂部の外周側面を蔽う非磁性導電体筒を前記磁性体筒に重複して含むことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載のトルクセンサ。
12. 前記合成樹脂部において、前記磁性体筒及び前記非磁性導電体筒の少なくとも一方を係止するための弾性的なスナップフィット片が少なくとも１つ形成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のトルクセンサ。
13. 前記スナップフィット片は、基部と、該基部から軸方向に延びた可動部とを含む、請求項１２に記載のトルクセンサ。
14. 前記スナップフィット片は、基部と、該基部から円周方向に延びた可動部とを含む、請求項１２に記載のトルクセンサ。

Images