JP2574022B2 - 物理量検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は物理量検出装置、特に被測定体の物理量（た
とえば伝達トルク等）を測定する物理量検出装置の改良
に関する。

［従来の技術］ 背景技術 各種の回転駆動装置において、伝達トルク等の物理量
を正確にかつ簡易に測定することが望まれており、この
ようにして伝達トルク等の物理量の測定を行うことがで
きれば、各種の産業分野における駆動装置の分析あるい
は運転状態を把握する上で極めて便利なものとなる。

通常、この種の回転駆動装置としては各種の原動機が
知られており、特に車両のエンジン，電気自動車の電動
モータあるいは産業用モータは各種産業分野に幅広く利
用されており、このような回転駆動装置の運転状態を正
確に把握しその分析を行うためには、その回転数と並ん
で伝達トルクの測定を正確に行うことが必要とされる。

特に、車両用エンジンなどにおいて、エンジン自体あ
るいはその駆動力伝達機構であるトランスミッション，
プロペラシャフト，差動ギアなどの各種駆動系における
伝達トルクを測定することにより、エンジンの点火時期
制御，燃料噴射量制御，トランスミッション変速時期あ
るいは変速比制御を良好に行い、これらの最適制御によ
り車両の燃費を改善し、また運転特性を向上させること
ができる。

また、産業用モータにおいても、伝達トルクの正確な
測定を行うことができれば回転駆動系の最適制御および
診断が可能となり、エネルギー効率および運転特性の向
上を図ることができる。

従来の技術 このため、従来より各種のトルク検出装置の提案が行
われており、その中の１つとして回転磁性体を介して伝
達されるトルクを磁性歪みを利用して非接触で測定する
装置が知られている。

すなわち、回転駆動系を介してトルクを伝達する場合
に、回転駆動系のトルク伝達用回転体、例えば回転軸や
クラッチ板などには伝達トルクに比例した歪みが発生す
ることが知られている。従って、トルクを伝達する回転
磁性体の磁歪量を磁気センサを用いて検出すれば、その
伝達トルクを非接触で測定することができる。

第７図および第８図には、前述したトルク検出装置の
磁気センサ12を、車両用エンジンのトルク伝達機構に設
けた場合の一例が示されており、ここにおいて第７図は
磁気センサ12の側面概略を示し、第８図は第７図のXIII
−XIII断面を概略的に示している。

周知のように、エンジンで発生したトルクは伝達軸10
を介して図示しない回転フライホイールに伝わり、この
フライホイールと摩擦接合するクラッチ板を介してトラ
ンスミッション側へ伝達される。

このようにしてトルクの伝達が行われると、トルク伝
達軸10や、クラッチ板，フライホイールなどの回転板に
は、伝達トルクの大きさに比例した大きさの歪みεの異
方性が生じる。従って、トルク伝達系が強磁性体を用い
て形成されている場合には、発生する歪みεの異方性の
大きさを磁歪効果を用いて磁気的に検出すれば、伝達さ
れるエンジントルクの測定を行うことができる。

このため、前述したトルク検出装置では、トルクが伝
達される回転体を回転磁性体とするために、トルク伝達
軸10あるいはフライホイールそのものを強磁性体を用い
て形成したり、あるいはこれらトルク伝達軸10またはフ
ライホイールの表面に強磁性体を付着させる。そして、
この回転磁性体に向け磁気センサ12を所定間隔で離隔的
に対向配置している。

ここにおいて、前記磁気センサ12は、トルク伝達軸10
と平行に配置されたコ字状の励磁コア14と、この励磁コ
ア14の内側に直交配置されたコ字状の検出コア18とを含
み、前記励磁コア14に励磁コイル16を巻き回し、前記検
出コア18に検出コイル20を巻き回すことにより形成され
ている。

第10図には前記トルク検出装置のブロック図が示され
ている。励磁コイル16には交流電源22から正弦波電圧が
印加され、磁気センサ12と対向するトルク伝達軸10を交
番磁化している。このとき、トルク伝達軸10を介してト
ルクが伝達されると、トルク伝達軸10内に応力が発生し
磁歪効果により前記励磁方向と直交する方向に磁束成分
が生じる。この磁束成分は、前記磁気センサ12の検出コ
イル20を用い誘導電圧とし検出され、交流増幅器24で増
幅された後、検波器26を用いて整流検波され、この整流
検波信号Ｓ（以後トルク検出信号と呼ぶ）がトルク検出
信号として出力される。

トルク検出信号Ｓは、伝達トルクに依存する成分とト
ルクに依存しないオフセット成分の和として出力されて
いる。そのため前記トルク検出信号Ｓからオフセット成
分を減算することが必要となる。

特に、前記オフセット成分の大きさは、伝達トルクが
０であるにもかかわらず回転磁性体の回転に伴い不規則
に変化する（第12図）。このため回転磁性体の各ポジシ
ョンで、しかるべきオフセット成分を減算するという手
法が、トルク検出の高精度化には必要となる。

特開昭62−55533,55534には、このような手法を採用
した従来装置が示されている。この従来装置は、回転磁
性体を介して伝達され、複数の回転角度位置を変極点と
するトルクを、前記各変極点区間毎に測定するものであ
る。そして、その特徴は前記回転磁性体の回転角に依存
して磁気センサから出力されるオフセット信号を前記各
変極点区間毎に予め設定しておき、回転磁性体の回転角
および変極点を表すタイミング信号に基づき、磁気セン
サから出力される検出信号からオフセット信号を減算
し、各変極点区間毎のトルク平均値を出力することにあ
る。これにより、回転磁性体を介して伝達されるトルク
を各変極点区間毎にオフセット成分に影響されることな
く測定することができる。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、この従来のトルク検出装置は、以下に詳述す
る２つの問題を有していた。

（ａ）まず、この従来装置は、回転磁性体の回転に伴う
オフセット成分の変動については考慮しているものの、
トルクに依存する出力、すなわちトルク検出感度の変動
については全く考慮していないため、トルク検出精度を
高める上で限界があるという問題があった。

すなわち、この種のトルク検出装置では、回転磁性体
の表面に生ずる磁気的特性の変化を利用して、トルク検
出を行っている。このため、その検出精度が被測定体の
磁気特性のバラツキに大きく依存する。従って、被測定
体内、すなわち回転磁性体内で磁気特性が不均一に分布
している場合には、そのトルク検出出力（センサ出力）
は印加トルクが一定にもかかわらず、第13図に示すよう
軸回転に伴い変動してしまう。

本発明者らは、このようなトルク検出出力の変動原因
についての検討を進めた。トルク検出出力Ｓは、次式に
示すように印加トルクTqの関数で表現される。

Ｓ＝Sens・Tq＋Offs …（１） ここでSensを感度,Offsをオフセット出力とする。感
度とは単位トルク当りの検出出力の増加量、オフセット
出力とは印加トルク零の時のセンサ出力である。

本発明者らは、その検討を進め、前記第（１）式に示
す感度およびオフセット出力が、被測定体内での磁気特
性のバラツキにより変動することを確認した。

これを式で表すと以下のようになる。

Ｓ（Ｐ）＝Sens（Ｐ）・Tq＋Offs（Ｐ） …（２） ここで、Ｐは回転磁性体の回転位置（測定点の位置）
である。

ここにおいて、感度Sens（Ｐ）とオフセット信号Offs
（Ｐ）は、各々第11図，第12図に示すように変化する。
当然ながら、回転磁性体が回転するとトルク検出出力Ｓ
（Ｐ）は、印加トルク一定の場合でも第13図に示すよう
に変動する。

従って、前述した従来装置のように、回転磁性体の回
転に伴うオフセット成分Offs（Ｐ）の変動についてのみ
考慮しても、トルクに依存する出力、すなわちトルク検
出感度Sens（Ｐ）の変動についても考慮しなければ、伝
達トルクTqをより高精度で測定できないことは明らかで
ある。

また、以上説明した被測定体内での磁気特性のバラツ
キの原因としては、 1.組成のバラツキ 2.組織のバラツキ 3.残留応力の分布 などが考えられる。従って、被測定体の製造工程を洗練
し、組成・組織が均一で、残留応力の分布のないものを
作れば、前述した問題は解決されるであろうが、そのた
めには徹底的な製造工程管理が必要となり現実的には不
可能である。

（ｂ）また、従来のトルク検出装置は、トルク検出信号
の温度特性による変動について考慮されていないため、
この面からもその検出精度を高める上で限界があるとい
う問題があった。

すなわち、本発明者らが検討したところによると、前
記第（１）式に示す感度およびオフセット出力は、検出
装置の温度が変化すると共に変動するということが確認
された。第14図および第15図には、感度，オフセット出
力の温度依存特性Sens（Ｔ）、Offs（Ｔ）の一例が示さ
れている。

これを式で示すと以下のようになる。

Ｓ（Ｔ）＝Sens（Ｔ）・Tq＋Offs（Ｔ） …（３） ここで、Ｔは、トルク検出装置の温度である。

この原因は、センサを構成している材料および被測定
体の物性値が温度変化により、変動すること、あるいは
センサと被測定体との間隙（クリアランス）が、熱膨張
係数の違いにより変化することなどが考えられる。

従って、第16図に示すように、この従来装置では、印
加トルクが一定の場合でも検出装置の温度変化と共にト
ルク検出出力が変動してしまい、十分な検出精度を得る
ことができないという問題があった。

以上説明したように、従来のトルク検出装置は、
（ａ），（ｂ）で詳述した問題点を有しているため、そ
のトルク検出精度が必ずしも十分ではなかった。

しかし、近年、自動車，工作機械等の回転駆動制御系
においては、低回転領域から高応答でトルク検出可能な
センサが必要とされており、特にエンジンあるいはトラ
ンスミッション等の最適制御を行うためには、停止から
高回転、低温から高温という広い測定範囲において伝達
トルクを応答性よく、高精度に検出可能であることが要
求されている。

このため、前記（ａ），（ｂ）で詳述した問題を早急
に解決することが必要とされる。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたも
のであり、その第１の目的は、被測定体の回転または往
復運動位置によるオフセット出力変動および感度変動の
影響を受けることなく物理量をリアルタイムで高精度に
検出できる物理量検出装置を得ることにある。

また、本発明の第２の目的は、温度によるオフセット
出力変動および感度変動を補正することにより、温度変
化の影響を受けることなく、物理量をリアルタイムで精
度よく検出することができる物理量検出装置を得ること
にある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するために、請求項１の発明は、 回転または往復運動する被測定体の運動位置を任意の
数に分割されたセグメント区間として検出する位置検出
手段と、 前記被測定体の物理量を検出する物理量センサと、 前記物理量センサの出力を、オフセット成分と物理量
検出感度成分の各係数を含む係数群をもった補正演算式
で補正する補正手段と、 を含み、 前記補正手段は、 前記係数群を、前記各セグメント区間毎に独自に設定
されたデータとして記憶する係数記憶手段と、 前記位置検出手段の検出信号に基づき、対応する係数
群を前記係数記憶手段から読出して前記補正演算式に設
定し、前記物理量センサの出力を前記補正演算式に基づ
き補正演算処理し、オフセット成分と感度を補正する補
正演算手段と、 を含むことを特徴とする。

また請求項２の発明は、 請求項１において、 前記係数記憶手段は、 被測定体の運動位置に依存して前記物理量センサから
出力されるオフセット成分に相当する係数が、予め各セ
グメント区間毎に設定されたオフセット信号発生手段
と、 前記被測定体の運動位置に依存している物理量センサ
の感度に相当する係数が、予め前記各セグメント区間毎
に設定された感度信号発生手段と、 を含み、 前記補正演算手段は、 セグメント区間検出信号に対応したオフセット成分お
よび感度に相当する係数を、前記オフセット信号発生手
段および感度信号発生手段から読み出して前記補正演算
式に設定し、前記物理量センサの出力を前記補正演算式
に基づき補正演算処理し、オフセット成分と感度を補正
するよう形成されたことを特徴とする。

また請求項３の発明は、 請求項1,2のいずれかにおいて、 この物理量検出装置の温度を検出するための温度検出
手段と、 オフセット信号の温度依存関数の係数が予め設定され
たオフセット係数信号発生手段と、 感度の温度依存関数の係数が予め設定された感度係数
信号発生手段と、 を含み、 前記補正演算手段は、 オフセット係数信号発生手段および感度係数発生手段
から、セグメント区間検出信号に対応した係数を読み出
し、オフセット信号の温度依存関数および感度の温度依
存関数に基づき前記オフセット成分と感度の補正演算を
行うよう形成され、温度変化の影響を受けることなく、
被測定体の物理量をリアルタイムで測定することを特徴
とする。

原 理 次に本発明の原理を、被測定体としての回転体を介し
て伝達されるトルクを測定する場合を例にとり説明す
る。

（ａ）まず、回転体の回転角度、すなわち測定位置によ
るセンサ出力変動について説明する。

前にも述べたように、感度（第11図参照）とオフセッ
ト出力（第12図参照）は、回転位置Ｐによって変化する
ことが実験より確認されている。そして、そのセンサか
ら出力される物理量検出出力Ｓ（Ｐ）は、回転位置Ｐの
関数として、例えば以下にように表されることは前述し
たとおりである。

Ｓ（Ｐ）＝Sens（Ｐ）・Tq＋Offs（Ｐ） …（２） ここでＰは、測定位置を示す回転角度（回転位置と以
後呼ぶ）とする。

従って、この第（２）式から、伝達トルクTqは次式で
求められることになる。

同式からも明らかなように、予め回転体の回転位置Ｐ
に対応した感度Sens（Ｐ）およびオフセット信号Offs
（Ｐ）を求めておけば、物理量センサから出力されるト
ルク検出信号Ｓ（Ｐ）を前記第（４）式に代入するのみ
で、回転体の回転角による感度変動およびオフセット出
力変動を補正し、正確な伝達トルクTq（Ｐ）を得ること
ができる。

（ｂ）次に、もう一つの問題点である、温度変化による
センサ検出出力変動について説明する。

前にも述べたように、感度（第14図参照）とオフセッ
ト（第15図参照）が温度変化によって変動することは、
実験より確認されている。そして、前記（１）式に示す
トルク検出出力Ｓ（Ｔ）は以下のように表される。

Ｓ（Ｔ）＝Sens・f₁（Ｔ）・Tq ＋Offs・f₂（Ｔ） …（５） ここでf₁（Ｔ）,f₂（Ｔ）は、温度Ｔの関数（例え
ば、温度の一次関数あるいは多次関数、または指数関数
等）である。

ここで留意する点は、被測定体表面内での磁気特性不
均一分布によるトルク検出出力の変動と、温度変化によ
るトルク検出出力の変動とは、おたがいに独立した事象
として取扱っている点である。

このため、温度Ｔの関数で表される感度Sens（Ｔ）、
オフセット信号Offs（Ｔ）は、回転位置Ｐの関数で表さ
れる感度Sens（Ｐ）、オフセット信号Offs（Ｐ）と前記
温度依存関数f₁（Ｔ）,f₂（Ｔ）との積として次式のよ
うに表されることとなる。

Sens（Ｔ）＝Sens（Ｐ）・f₁（Ｔ） Offs（Ｔ）＝Offs（Ｐ）・f₂（Ｔ） …（６） 従って、２つの変動原因を同時に考慮した場合、トル
ク検出出力Ｓ（P,T）は、以下の式ように表される。

Ｓ（P,T）＝Sens（Ｐ）・f₁（Ｔ）・Tq ＋Offs（Ｐ）・f₂（Ｔ） …（７） そこで、式（７）をトルクTqについて求めると次式が
得られる。

従って、トルク検出出力Ｓ（P,T）に A/f₁（Ｔ） を乗じ、 Ｂ・（f₂（Ｔ）/f₁（Ｔ）） を加えるという補正演算を施してやることにより、測定
位置Ｐおよび温度Ｔに依存することのないトルク検出出
力が得られる。補正係数ＡおよびＢは、勿論、測定位置
Ｐの関数である。

温度については、感度およびオフセット出力が温度に
対して一次関数的に変化すると仮定すると、f₁（Ｔ）,f
₂（Ｔ）は次式で表される。

f₁（Ｔ）＝a₁・Ｔ＋b₁ …（９） f₂（Ｔ）＝a₂・Ｔ＋b₂ …（10） ここで、a₁,a₂,b₁,b₂は定数とする。

従って、予め前記（９），（10）式に示す感度の温度
依存関数の係数a₁,b₁と、オフセット信号の温度依存関
数の係数a₂,b₂を予め求めておけば、前記第（８）式に
基づき、温度変化に伴う前記検出感度およびオフセット
成分の変動を補正し、温度変化の影響を受けることなく
伝達トルクTqの測定を行うことが可能となる。

［作 用］ 次に本発明の作用を説明する。

（ａ）本発明のトルク検出装置は、回転または往復運動
する被測定体の物理量を物理量センサを用いて測定して
いる。

このような物理量検出装置では、前述したように、被
測定体内での物理特性の不均一分布に起因して、物理量
センサの出力する物理量検出信号の感度およびオフセッ
ト信号が、第11図および第12図に示すようにその測定位
置によって変化してしまう。

本発明の第１の特徴は、前記被測定体の回転または往
復運動に伴う物理量検出出力の変動、すなわち物理量検
出出力の感度の変動およびオフセット信号の変動を、リ
アルタイムで補正し、物理量の測定を正確に行うことに
ある。

このため、本発明の装置は、予め被測定体の回転また
は往復運動位置を任意の数のセグメント区間に分割して
おく。そして、位置検出手段を用いて前記被測定体内の
物理量センサの測定位置を検出すると共に、検出された
その測定位置を、対応するセグメント区間の検出信号と
して出力する。

また、本発明の装置には、オフセット信号発生手段
と、感度信号発生手段および補正演算手段が設けられて
いる。

そして、前記オフセット信号発生手段には、前記被測
定体の運動位置に依存して物理量センサから出力される
オフセット信号が、前記各セグメント区間毎に設定され
ている。また、前記感度信号発生手段には、前記被測定
体の運動位置に依存している物理量センサの感度に相当
する信号が、各セグメント区間毎に設定されている。

そして、補正演算手段は、位置検出手段から出力され
るセグメント区間検出信号に対応したオフセット信号お
よび感度に相当する信号を、前記オフセット信号発生手
段および感度信号発生手段から読み出す。そして、前記
物理量センサから出力される検出信号に対し、読み出し
たオフセット信号および感度に相当する信号を用い演算
を行なう。

これにより、第13図に示すような物理量が一定にもか
かわらず、物理量検出出力が変動する場合でも、物理量
検出出力から感度およびオフセット成分の影響を除去
し、第17図に示すように被測定体上での測定位置Ｐに依
存しないフラットな特性曲線で表される物理量検出信号
を得ることができる。このため、物理量の測定をリアル
タイムでかつ高精度に行うことができる。

特に、本発明によれば、その測定精度が被測定体の運
動位置に影響されないため、物理量センサから出力され
る物理量検出出力に基づき物理量の測定を、被測定体の
停止，低運動領域から高運動領域までリアルタイムでか
つ高精度に行うことが可能となる。

（ｂ）ところで、物理量センサの検出感度およびその出
力信号中に含まれるオフセット成分は、第14図、第15図
に示すよう検出装置の温度変化と共に変動する。従っ
て、温度変化の大きな環境下で物理量を測定する場合
は、単に物理量センサの検出感度およびその出力信号中
に含まれるオフセット成分の、運動位置に起因する補正
演算をしただけでは、温度Ｔの変化に従い、第16図に示
すようにその物理量検出出力が変動してしまう。このた
め、低温から高温にわたって高精度で物理量検出を行う
ことができない。

本発明の第２の特徴は、温度変化に伴う前記検出感度
およびオフセット成分の変動を補正し、温度変化の影響
を受けることなく物理量の測定を行うことにある。

このため、本発明の物理量検出装置は、特許請求の範
囲第２項に記載のように、温度検出手段と、オフセット
係数信号発生手段と、感度係数信号発生手段とを含む。

そして、温度検出手段は、物理量検出装置の温度を検
出出力する。このとき、温度検出箇所は、どの部分の温
度でもって温度補正をするかによって異なるが、物理量
検出出力特性に最も影響を及ぼす部分の温度を測定する
ことが好ましい。このような温度検出箇所としては、例
えばセンサ部あるいは被測定体等が考えられる。

また、前記オフセット係数信号発生手段には、オフセ
ット信号の温度依存関数の係数（例えば、第（10）式の
係数a₂,b₂）が予め設定されており、また感度係数信号
発生手段には、感度の温度依存関数の係数が（例えば、
第（９）式の係数a₁,b₁）予め設定されている。

そして、補正演算手段は、オフセット係数発生手段と
感度係数発生手段から係数を読み出し、検出温度に対応
したオフセット信号と感度の温度補正演算を行う。そし
て、このようにして温度補正されたオフセット信号と感
度を用い、物理量センサから出力される検出信号に対し
演算を行う。

これにより、第18図に示すよう温度Ｔの変化に対して
フラットな特性曲線で表される物理量検出出力を得るこ
とができる。従って、温度変化の影響を受けることな
く、被測定体の物理量をリアルタイムで測定することが
可能となる。

特に、本発明においては、物理量検出信号の補正演算
を、発明の原理のところで述べた、第（８）式をベース
にしておこなっている。同式では、軸回転に伴う物理量
検出出力の変動と、温度変化に伴う物理量検出出力の変
動を同時に考慮している。従って、被測定体の運動に伴
う物理量検出出力の変動及び温度変化に伴う物理量検出
出力の変動のいずれの影響も受けることなく、被測定体
の物理量をリアルタイムで正確に測定することが可能と
なる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、被測定体の運
転に伴い、物理量センサの検出感度およびその出力信号
中に含まれるオフセット成分が変動をする場合でも、こ
の検出感度およびオフセット成分の変動をリアルタイム
で補正することができる。このため、この被測定体の物
理量を、被測定体の停止，低速運動領域から高速運動領
域までリアルタイムでかつ高精度に測定することが可能
となる。

また、本発明によれば、検出装置の温度変化に伴う物
理量センサの検出感度およびその出力信号中に含まれる
オフセット成分の変動を補正することができる。このた
め、低温から高温という広い温度条件の下でも、物理量
の測定を高精度で行うことが可能となる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明する。

第１実施例 第１図には、本発明が適用されたトルク検出装置の好
適な第１実施例が示されており、第21図にはそのアルゴ
リズムが示されている。

実施例のトルク検出装置は、トルク伝達軸10に対し離
隔的に対抗配置された磁気センサ12を用い伝達軸10内に
発生する磁歪量を検出している。

第５図および第６図には、磁気センサ12の概略が示さ
れており、第５図にはその側面の概略、第６図にはその
正面が示されている。

実施例において、磁気センサ12はトルク伝達軸10と平
行に配置された励磁コア14と、この励磁コア14の内側に
直交配置された検出コア18と、を含み、これ各コア14,1
8にそれぞれ励磁コイル16および検出コイル20を巻回す
ことにより形成されている。

第９図には、前記磁気センサ12の励磁コイル16に接続
された駆動回路30と、検出コイル20に接続された検出信
号処理回路32の一例が示されている。

前記駆動回路30は、発振器34および交流増幅器36を含
み、発振器34から出力される正弦波または三角波等の対
称交流波形電圧を交流増幅器36を介して励磁コイル16に
印加し、トルク伝達軸10を交番磁化している。

これにより、磁気センサ12の検出コイル20は、トルク
印加時にトルク伝達軸内に発生する磁歪量を起電力とし
て検出し、その検出信号を検出信号処理回路32へ向け出
力する。

前記検出信号処理回路は、濾波器38,交流増幅器40お
よび検波器42を含み、検出コイル20の出力電圧を直流検
波し、この直流検波信号をトルク検出信号（実施例では
アナログ電圧）として出力している。

本発明の第１の特徴は、トルク伝達軸10の回転に伴う
トルク検出信号Ｓの変動（第13図）、すなわちトルク検
出感度の変動（第11図）およびトルク検出信号Ｓ中に含
まれるオフセット成分の変動（第12図）を補正し、これ
らの影響を受けることなく伝達トルクの測定を正確に行
うことにある。

このため、本発明の装置には、トルク伝達軸10の回転
角を検出する回転角検出器50と、トルク検出信号Ｓ中に
含まれるオフセット成分が予め設定登録されたオフセッ
ト信号発生器60と、トルク検出信号Ｓの感度が予め設定
登録された感度信号発生器70とを含む。

前記回転角検出器50は、予めトルク伝達軸10の回転角
θを任意の数のセグメント区間に分割しておき、検出回
転角θを対応するセグメント区間の検出信号Ｐ′として
出力するよう形成されている。

本実施例において、この回転角検出器50は、トルク伝
達軸10の伝達軸回転角θを検出する角度検出部52と、予
め回転体10の回転角θを任意の数のセグメント区間に分
割しておき、検出回転角θを対応するセグメント区間検
出信号Ｐ′に変換出力するセグメント区間検出部54とを
含む。

前記角度検出部52は、ロータリエンコーダをを用い回
転角度信号θを得るよう形成することが一般的である。
ロータリエンコーダとしては、磁気式，光式等があり、
実施例では、光式ロータリーエンコーダをトルク伝達軸
10に取付け回転角度信号θを検出している。

また、前記セグメント区間検出部54は、トルク伝達軸
10の回転角を１度毎に360個のセグメント区間に分割し
ておき、検出回転角θに基づき対応するセグメント区間
の検出信号Ｐ′を出力するよう形成されている。

また、前記オフセット信号発生器60には、トルク伝達
軸10の回転角θに依存して、前記検出信号処理回路32か
ら出力されるトルク出力信号Ｓに含まれるオフセット信
号が、各セグメント区間毎に予め設定されている。本実
施例では、360゜の回転角が１度毎に360個のセグメント
区間に分割されている。このため、実施例のオフセット
信号発生器60には、各セグメント区間Ｐ″に対応した36
0個のオフセット信号Offs（Ｐ″）が登録されている。

また、感度信号発生器70は、同様にトルク伝達軸10の
回転角θに依存している前記センサ12の感度に相当する
信号が、前記各セグメント区間毎に予め設定登録されて
いる。本実施例でも、360個に分割された各セグメント
区間Ｐ″に対応した360個の感度Sens（Ｐ″）が予め設
定登録されている。

そして、前記補正演算回路80は、回転角検出器50から
出力されるセグメント区間検出信号Ｐ′に基づき、オフ
セット信号発生器60および感度信号発生器70から対応す
るセグメント区間のオフセット信号Offs（Ｐ″）および
感度Sens（Ｐ″）を読み出す。そして、読み出したオフ
セット信号おび感度を、検出信号処理回路32から出力さ
れるトルク検出信号Ｓと共に前記第（４）式に代入し、
オフセット成分と感度の補正演算を行い、演算された伝
達トルクTqを出力している。

ところで、前記第（４）式に示すオフセット信号およ
び感度は、温度による影響を受けやすく、温度の変化す
る測定条件下では、その測定精度にバラツキが生じてし
まう。

本発明の第２の特徴はこのような温度変化の影響を受
けることなく、伝達トルクの測定をより正確に行なうこ
とにある。

このため、本発明のトルク検出装置は、トルク検出装
置の温度を検出する温度検出器90と、オフセット信号の
温度依存関数の係数が予め設定された温度補正用オフセ
ット係数信号発生器62と、感度の温度依存関数の係数が
予め設定された温度補正用感度係数信号発生器72を含
む。

前記温度検出器90は、どの部位の温度をもって温度補
正するかによりその温度検出箇所が異なるが、一般的に
はトルク検出出力特性に最も影響を及ぼす部分の温度を
測定することが好ましい。このような温度検出箇所とし
ては、センサ部あるいはトルク伝達軸10とすることが考
えられるが、本実施例では、磁気センサ12の温度を検出
出力するように形成されている。

また、このような温度検出器90は、熱電対あるいは赤
外線センサ等各種のセンサを用いて形成することができ
るが、一般的には、測定対象が静止物体の場合には熱電
対を、測定対象がトルク伝達軸10のように回転体である
場合には赤外線センサ等を使用する。実施例で、熱電対
を用いて、磁気センサ12の温度検出を行っている。

また、本実施例の装置は、感度およびオフセット出力
が、温度に対して一次関数的に変化するものと仮定し、
前記第（９）式，第（10）式に示す関数を温度依存関数
として用いる。

そして、前記温度補償用オフセット係数信号発生器62
には、前記第（10）式に示すオフセット信号温度依存関
数の係数a₂,b₂が予め設定登録されている。さらに、温
度補正用感度係数発生器72には、第（９）式に示す感度
温度依存関数の係数a₁,b₁が登録されている。

そして、実施例の補正演算回路80は、所定のタイミン
グ毎に温度検出器90から出力される検出温度Ｔと、各係
数信号発生器62,72に設定登録された係数を読み出し、
前記第（10）式，第（９）式に示す温度依存関数の演算
を行う。

そして、オフセット信号発生器60,感度信号発生器70
から読み出されるオフセット信号および感度と、前述し
たように演算して求めた温度依存関数との検出信号処理
回路32から出力されるトルク検出信号Ｓとを、それぞれ
前記第（８）式に代入し、伝達トルクTqを演算出力す
る。

このようにすることにより、トルク伝達軸10の回転位
置Ｐによるオフセット出力変動および感度変動を補正す
る共に、温度Ｔによるオフセット出力変動および感度変
動も同時に補正し、伝達トルクの測定を極めて高い精度
で行うことが可能となる。

本実施例の補正演算回路80は、このような補正演算を
行うために、演算器82,第１のタイミング信号発生器84
および第２のタイミング信号発生器86を含む。

前記第１のタイミング信号発生器84は、トルク検出タ
イミングに合せて一定の時間間隔Δｔで動作する。そし
て、回転角検出器50から出力されるセグメント検出信号
Ｐ′を読出アドレスとしてオフセット信号発生器60およ
び感度信号発生器70へ向け出力し、これら発生器60,70
から対応するセグメント区間Ｐ″のオフセット信号Offs
（Ｐ″）および感度信号Sens（Ｐ″）を演算器82へ向け
出力させる。

また、前記第２のタイミング信号発生器86は、一定時
間毎にタイミング信号を温度検出器90および各係数信号
発生器62,72へ向け出力する。これにより、温度検出器9
0は、検出温度Ｔを演算器82へ向け出力する共に、各係
数発生器62,72は、設定された係数を演算器82へ向けそ
れぞれ出力する。

そして、演算器82は、このようにして入力される各信
号および検出信号処理回路32から出力されるトルク検出
信号Ｓを用い、前記第（８）式に基づき伝達トルクTqを
演算出力する。

このようにすることにより、本実施例のトルク検出装
置によれば、トルク伝達軸10の回転によるオフセット出
力変動および感度変動をリアルタイムで補正することが
でき、さらに温度によるオフセット出力変動および感動
変動をも同時に補正し、伝達トルクを高精度で検出する
ことが可能となる。

ところで、前記第１のタイミング信号発生器84および
第２のタイミング信号発生器86の動作は、それぞれ別個
独立に行われるように形成することもできるが、本実施
例においては、これら両タイミング信号発生器84,86は
互いに同期をとりながら同時に動作するように形成され
ている。

そして、第１のタイミング信号発生器84は、Δｔの時
間間隔でオフセット信号発生器60および感度信号発生器
70から検出セグメント信号Ｐ′に対応したオフセット信
号および感度信号を演算器82へ向け読み出すように形成
されている。さらに、第２のタイミング信号発生器86
も、前記第１のタイミング信号発生器84の動作に同期し
て、Δｔの時間間隔で温度検出器90を駆動し、検出温度
Ｔを出力させると共に、各係数信号発生器62,72を駆動
し対応する係数を演算器82へ向け出力するように形成さ
れている。

そして、演算器82は、このようにしてΔｔ時間間隔毎
に入力される信号を用いて、検出信号処理回路32から出
力されるトルク検出信号Ｓに、前記第（８）式に示す補
正演算処理を施し、伝達トルクTqを演算出力している。

従って、ある時刻t₀において補正演算処理が行われ、
伝達トルクTqが出力されると、その後時刻t₀＋Δt,t₀＋
２Δt,t₀×３Δt,…t₀＋100Δt,…と同様の補正演算を
繰返し、伝達トルクTqを演算出力する。

このように、本実施例のトルク検出装置によれば、ト
ルク伝達軸10の回転位置Ｐによりサンプリング時間Δｔ
が決定されているものではなく、予め定められたサンプ
リング時間Δｔによりオフセット信号発生器60,感度信
号発生器70,各温度補正用係数信号発生器62,72および温
度検出器90が制御されている。このため、トルク伝達軸
10の停止から高速回転という回転速度の変化に、サンプ
リング時間Δｔが依存せず、安定にかつ正確に瞬時トル
ク値を演算出力することが可能となる。

なお、本実施例の装置では、前記第（８）式に基づく
補正演算をアナログ的に行っている。

このように補正演算をアナログ的に処理する場合に
は、前記オフセット信号発生器60,感度信号発生器70と
して、対応するセグメント区間のオフセット信号および
感度信号を電圧信号として出力する電圧発生器を用い、
第１のタイミング信号発生器84から所定のタイミングで
出力されるセグメント区間検出信号Ｐ′に基づき、対応
するセグメント区間のオフセット信号，感度信号をアナ
クログ電圧として出力するよう形成することが好まし
い。

この場合には、前記温度補正用オフセット係数信号発
生器62,温度補正用感度係数発生器72も同様に、第２の
タイミング信号発生器86から出力されるタイミング信号
に基づき、オフセット係数信号および感度係数信号をア
ナログ電圧として出力するよう電圧発生器を用いて形成
することが好ましい。

第２実施例 次に本発明の好適な第２実施例を第２図に基づき説明
する。なお、前記第１実施例と対応する部材には同一符
号を付してその説明は省略する。

本実施例のトルク検出装置は、補正演算回路80を用
い、トルク検出信号Ｓをデジタル的に補正演算すること
を特徴とする。

このため、実施例のトルク検出装置は、検出信号処理
回路32から出力されるトルク検出信号Ｓ、温度検出器90
から出力される検出温度信号Ｔを、それぞれA/D変換器4
4,92を用いてデジタル信号に変換した後、演算器82へ向
け出力するように形成されている。

ここにおいて、前記A/D変換器44の変換動作は、第１
のタイミング信号発生器84の動作タイミングに同期して
行われ、また前記A/D変換器92の変換動作は、第２のタ
イミング信号発生器86から出力されるタイミング信号に
同期して行われる。

また本実施例において、オフセット信号発生器60,感
度信号発生器70はそれぞれ対応するオフセット信号，感
度信号をデジタル信号とし記憶したメモリを用いて形成
されている。温度補正用オフセット係数信号発生器62,
感度係数信号発生器72も、予めオフセット係数信号およ
び感度係数信号をデジタル信号として記憶したメモリを
用いて形成されている。

ところで、このような補正演算をデジタル的に、しか
もリアルタイムで処理する場合には、A/D変換器44,92と
演算器82の演算時間で決定されるスルーレートが、必要
とされる出力時間間隔より小さいことが必要である。こ
のためには、A/D変換器44,92と演算器82（サンプルホー
ルド器を用いる場合には、サンプルホールド器,A/D変換
器44,92、演算器82）のパイプライン化が必要となる。
あるいは演算器82を専用の乗算器，専用の算術論理演算
器，専用の積和演算器等で構成して演算速度を向上させ
ることが重要となる。

また、実施例において、この補正演算回路80は、マイ
クロコンピュータを用いて形成されている。このような
補正演算用マイクロコンピュータとしては、汎用のマイ
クロコンピュータまたは専用のIC（ASIC,カスタムIC）
のいずれを用いてもよい。あるいは、上記２つのマイク
ロコンピュータの中間に位置づけられるDSP（Digital S
ignal Processor）を用いてもよい。ここで、DSPについ
て簡単に触れると、このDSPとは通信，音響の分野で広
く用いられているICであり、特徴としては積和演算を高
速に実行できることが挙げられる。

そして、第１のタイミング信号発生器84は、所定の時
間間隔Δｔ毎に、A/D変換器44を駆動し検出信号処理回
路32から出力されるトルク検出信号Ｓをデジタル信号に
変換して演算器82へ向け出力させる。これと同時に、オ
フセット信号発生器60,感度信号発生器70を駆動し、セ
グメント区間検出信号Ｐ′に対応したオフセット信号お
よび感度信号を演算器82へ向け出力させる。

また、第２のタイミング信号発生器86は、前記タイミ
ング信号発生器84と同期して、Δｔの時間間隔で、A/D
変換器92を駆動し検出温度信号Ｔをデジタル信号変換し
演算器82へ向け出力させると共に、各係数信号発生器6
2,72からそれぞれ温度依存関数の係数を演算器82へ向け
出力させる。

そして、演算器82は、このようにして入力される信号
を用い、前記第（８）式に示す補正演算を行い、伝達ト
ルクTqを出力する。

このようにして、本実施例によれば、前記第１実施例
と同様にΔｔの時間間隔毎に、入力されるトルク検出信
号Ｓに対しデジタル補正演算を施し、伝達トルクTqをリ
アルタイムで演算出力することができる。

次に本実施例のトルク検出装置として、補正演算回路
80に汎用マイクロコンピュータを用いた場合と、DSPを
用いた場合の具体例を説明する。

第１の具体例 第３図には、補正演算回路80として汎用のマイクロコ
ンピュータ88を用いた場合の具体的な一例が示されてい
る。

実施例の装置は、ROM100およびRAM110を含む。そし
て、前記ROM100には、マイクロコンピュータ88を、補正
演算回路80として動作させるとともに、セグメント区間
検出部54としても動作させるよう形成されたマイクロコ
ンピュータ駆動用のプログラムが設定されている。さら
にこのROM100には、前記第（８）式に示す補正演算式の
係数A,Bが、各セグメント区間に対応して設定され、さ
らに前記第（９）（10）式に示す係数a₁,a₂,b₁,b₂が設
定登録されている。

従って、このROM100は、第２図に示す装置のオフセッ
ト信号発生器60,感度信号発生器70,温度補正用オフセッ
ト係数信号発生器62,感度係数信号発生器72としても機
能することになる。

なお、本実施例においては、トルク伝達軸10の回転角
を１度の分解能で補正演算を行うように構成したので、
前記係数Ａは360個，係数Ｂは360個となる。そして、こ
れら各係数A,Bは、セグメント区間に対応した係数テー
ブルとして、ROM100内に設定登録されている。

また、本実施例において検出信号処理回路32から出力
されるトルク検出信号Ｓは、サンプルホールド回路46,A
/D変換器44を介してマイクロコンピュータ88に入力され
る。

また、本実施例の温度検出器90は、熱電対94,温度信
号処理回路96とを含み、磁気センサ12の温度検出を行う
よう形成されている。そして、温度信号処理回路96から
出力される検出温度Ｔは、サンプルホールド回路98,A/D
変換器92を介してマイクロコンピュータ88へ入力され
る。

また、実施例の角度検出部52は、トルク伝達軸10に設
けられた光式ロータリーエンコーダ52aと、その検出出
力を角度信号θとして出力する信号変換部52bとを含
む。そして、マイクロコンピュータ88は、この検出角度
θを対応するセグメント区間検出信号Ｐ′に変換するセ
グメント区間検出部54としても機能するよう形成されて
いる。

第21図には、マイクロコンピュータ88によって行われ
る補正演算アルゴリズムが示されている。実施例のマイ
クロコンピュータ88は、一定のサンプリング時間Δｔ間
隔で第（８）式に示す補正演算を繰り返し行い、伝達ト
ルクTqをリアルタイム出力するように形成されている。

次にこの補正演算アルゴリズムを、第21図に基づき説
明する。

まず、マイクロコンピュータ88は、トルク検出信号S,
検出角度信号θおよび検出温度信号Ｔを取り込む（ステ
ップS₁）。そして、検出角度θを対応するセグメント区
間検出信号Ｐ′に変換する（ステップS₂）。

次に、測定位置による検出出力の変動を補正するため
に、マイクロコンピュータ88は、入力されたセグメント
区間検出信号Ｐ′に対応した補正係数A,BをROM100から
読み出す（ステップS₃）。

そして、読み出した係数Ｂをトルク検出信号Ｓに乗算
し（ステップS₄）、その値をRAM110に記憶する（ステッ
プS₅）。また、読み出した係数ＡもRAM110に記憶する
（ステップS₆）。

次に、検出装置の温度Ｔによるトルク検出信号Ｓの変
動に対する補正を行う。

この補正は、温度検出器90から検出出力される温度Ｔ
を用いて行われる。本実施例においては、感度およびオ
フセット出力が温度Ｔに対し一次関数的に変化するもの
と仮定する。その場合に、発明の原理のところで述べた
ように、その温度依存関数f₁（Ｔ）,f₂（Ｔ）は以下の
ように表される。

f₁（Ｔ）＝a₁・Ｔ＋b₁ …（９） f₂（Ｔ）＝a₂・Ｔ＋b₂ …（10） 従って、マイクロコンピュータ88は、ROM100から前記
温度依存関数の係数a₁,b₁,a₂,b₂を読み出す。そして、
前記第（９）式，第（10）式に基づき、検出温度Ｔと読
み出した係数を用いてをf₁（Ｔ）,f₂（Ｔ）演算する
（ステップS₇、S₈）。

そして、前記ステップS₅においてRAM110に書き込んだ
値Ｓ・Ｂを読み出し、この値に1/f₁（Ｔ）を乗算する
（ステップS₉）。

さらに、前記ステップS₆においてRAM110に書き込んだ
係数Ａを読み出し、これに−f₂（Ｔ）/f₁（Ｔ）を乗算
する（ステップS₁₀）。

そして、ステップS₉,S₁₀において求めた値を足し合
せ、前記第８式に示す補正演算を終了し、伝達トルクTq
を求め（ステップS₁₁）、このようにして求めた伝達ト
ルクTqを出力する（ステップS₁₂）。

このようにすることにより、トルク伝達軸10に対する
回転位置Ｐについての補正演算と、温度Ｔについての補
正演算を同時に行い、伝達トルクTqを高い精度で求める
ことができる。

また、前述したように実施例のトルク検出装置は、第
21図に示す補正演算動作をΔｔの時間間隔で繰返し行っ
ている。そして、トルク伝達軸10の回転角によりサンプ
リング時間Δｔが決定されているのではなく、予めサン
プリング時間Δｔは決定することができ、サンプルホー
ルド回路46,98、A/D変換器44,92、セグメン区間検出部5
4,マイクロコンピュータ88の動作はこのサンプリング時
間Δｔで行われている。従って、トルク伝達軸10の停止
から回転という回転速度の変化にサンプリング時間Δｔ
が依存せず、安定にかつ正確に瞬時トルクを検出するこ
とができる。

なお、予め定められたサンプリング時間Δｔ内に各部
を制御するためには、前記第１実施例，第２実施例のよ
うにタイミング信号発生器84,86を用いるのが好まし
い。しかし、本実施例では、A/D変換器92,44が、アナロ
グデジタル変換後に出力するタイミング信号をタイマー
として用いた。その理由はアナログデジタル変換に必要
な時間が、この補正演算処理の中で最も長く、従ってこ
の処理時間がサンプリング時間Δｔを決定するからであ
る。

また、これ以外に、このようなサンプリング時間Δｔ
を得るためのタイマー機能として、マイクロコンピュー
タ88内のタイマー機能を用いても良く、また予め定めら
れたルーチンの１ループ実行に必要な時間をサンプリン
グ時間Δｔとして用いてもよい。

第17図，第18図には、本実施例トルク検出装置の実験
データが示されている。

トルク伝達軸10の伝達トルクが一定にもかかわらず、
第13図に示すように、回転磁性体が一回転する間に検出
信号処理回路32から出力されるトルク検出信号Ｓが大き
く変動する場合でも、本実施例の装置を用いて各セグメ
ント区間毎に補正演算を施することにより、第17図に示
すようにフラットな特性をもった検出信号となることが
確認された。

また、第16図に示すように、トルク検出装置の温度変
化に伴いトルク検出信号Ｓが大きく変動する場合でも、
本実施例の装置を用いて温度変化に伴う補正演算を行う
ことにより、第18図に示すように、フラットな特性をも
った検出信号となることが確認された。

このことからも、本発明の装置は、トルク伝達軸10の
回転位置によるオフセット出力変動および感度変動の補
正と、温度よるオフセット出力変動および感度変動の補
正とを同時に行い、停止から高回転，低温から高温とい
う広い測定範囲においてリアルタイムで高精度な瞬時ト
ルク検出が可能であることが理解されよう。

第２の具体例 第４図には、本発明にかかるトルク検出装置の第２の
具体例が示されており、その特徴は、補正演算回路80を
構成するマイクロコンピュータとして、DSP（Digital S
ignal Processor）120を使用したことにある。

なお、このDSP120以外の構成は、前記第１の具体例と
同じであるので同一符号を付してのその説明は省略す
る。

このDSP120は、実行速度が早く、特に積和演算を高速
に実行できることから、第１具体例において実施した補
正演算に、さらに高度なデジタル信号処理を付加するこ
とが可能となる。

この高度なデジタル信号処理とは、一般的には、FFT
（高速フーリエ変換），デジタルフィルタ（平滑化）な
どを意味している。しかし、さらにインテリジェント化
の方向をめざして、高度学習機能を盛込んでもよい。こ
こでは、デジタル信号処理として採用した平均化処理に
ついて説明する。

まず、一般的な平均化処理の概念について説明する。

ある時刻t₀において、センサ信号をSto,回転角信号を
Pto,温度信号をTto,とする。次にΔｔ時間後の時間to＋
Δｔにおいて、センサ信号をＳ_to＋Δｔ，回転角信号を
Ｐ_to＋Δｔ，温度信号をＴ_to＋Δｔとする。同様に、時
刻t₀＋２Δｔにおいて、センサ信号をＳ_{to＋２Δｔ}，回
転角信号をＰ_{to＋２Δｔ}，温度信号Ｔ_{to＋２Δｔ}，……
時刻t₀＋24Δｔにおいて、センサ信号をＳ_to＋24Δｔ，
回転角信号をＰ_to＋24Δｔ，温度信号をＴ_to＋24Δｔと
する。そして、これら各時刻において、各信号をマイク
ロコンピュータ内に取込み、各回転角に対応する補正係
数、または検出温度に基づき補正演算を行う。その結果
得られた25個のデータを、マイクロコンピュータ内のメ
モリに時系列順に書き込む。そして、最終的に平均化演
算処理を実施する。

ここでは、本実施例で行った平均化処理について詳し
く述べる。

この実施例で採用している方式は、プール方式（ここ
では、このように命名する）と呼ばれるものであり、こ
れについて以下に述べる。

例えば、時刻t₀に検出トルク信号St₀が、DSP120内の
メモリに取り込まれ、その後補正演算が実施され、メモ
リに補正演算後の検出トルク信号Ｓ′t₀がストアされて
いるとする。一方、DSP120内部のレジスタには時刻t₀−
25Δｔからt₀−Δｔまでの25個の補正演算後の検出トル
ク信号の総和がストアされているとする。このとき、レ
ジスタの更新は、時刻t₀での補正演算後の検出トルク信
号Ｓ′T₀が前記レジスタに加算され、時刻t₀−25Δｔで
の補正演算後の検出トルク信号Ｓ′t₀−25Δｔが前記レ
ジスタから減算されることにより行われる。

その結果、レジスタ内には、時刻t₀からt₀−24Δｔま
での25個の補正演算後の検出トルクの総和がストアされ
ることになる。このプロセスを、時刻t₀＋Δt,t₀＋２Δ
t,t₀＋３Δt,…において繰返し実施する。そうすること
により、前記レジスタには、常時現時刻から24Δｔ時間
前までの25個のデータが保持されることになる。このレ
ジスタ内の値を定数25で除算することにより、25個の平
均値が得られ、平均化処理が完了となる。この方法のメ
リットは、プログラムのステップ数が少なく、処理時間
が短いことである。

上記方法を数式で表現すると、次式のような漸化式の
形となる。

Y_n＝Y_n-1＋Ｓ′_ｎ−Ｓ′_n-25 Z_n＝Y_n/25 ここで、 Ｓ′n;時刻t₀の補正演算後の検出トルク信号 Ｓ′_n-25;時刻（t₀−25Δｔ）での補正演算の検出トル
ク信号 Y_n;時刻（t₀−24Δｔ）から時刻t₀までの補正演算後の
検出トルク信号25個の総和 Y_n-1;時刻（t₀−25Δｔ）から時刻（t₀−Δｔ）までの
補正演算後の検出トルク信号25個の総和 Z_n;時刻（t₀−24Δｔ）から時刻t₀までの補正演算後の
検出トルク信号25の平均値 Δt;サンプリング時間であり、この例では40μｓであ
る。

このような平均処理は、ある種のデジタルフィルタと
みなされる。第19図，第20図には、その周波数特性が示
されいる。

もちろん、平均化処理の他に、各種のデジタルフィル
タ（FIR型,IIR型）を構成しもよい。

以上説明した演算処理を実施しても、トルク検出装置
全体としての応答性は数msであり、DSPを使用したこと
による有効性が十分に得られている。

なお、前記各実施例または具体例では、検出信号処理
回路32から出力されるセンサ出力に位置補正と温度補正
を施した場合を例にとり説明したが、これ以外に例えば
直線性の補正機能を付加することもできる。

すなわち、トルク測定において、よく見られる現象と
して、高トルク側でトルク検出出力が飽和する傾向にあ
るということが挙げられる。こうした問題に対して、前
記マイクロコンピュータを利用して直線性の補正機能を
付加し、直線性の改善を図るように形成してもよい。こ
の場合には、例えば補正変換テーブル等を利用する手段
などが考えられる。

また、前記各実施例では被測定体として回転運動する
トルク伝達軸を例にとり説明したが、本発明はこれに限
らず、並進往復運動するトルク伝達体に対しても同様に
適用可能であることは言うまでもない。この場合には、
位置検出手段は、被測定体の往復運動位置を任意の数の
セグメント区間に分割し、被測定体の測定位置を対応す
るセグメント区間信号として出力するように形成すれば
よい。

また、前記実施例ではヘッド型磁気センサを用いた場
合を例にとり説明したが、リング形状の磁気センサを用
いた場合にも適用可能であることはいうまでもなく、ま
たこれ以外に磁気センサ以外の他のタイプの物理量セン
サを用いた場合においても適用可能であることはいうま
でもない。

また、前記実施例では、本発明をトルク検出装置に対
し適用した場合を例にとり説明したが、本発明はこれに
限らず、これ以外の他の物理量、例えば力、歪、圧力、
温度、反射率を検出する物理量センサを用いた場合で
も、同様にして被測定体の位置および温度変動の影響を
補正できることは明らかである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明にかかるトルク検出装置の好適な第１実
施例を示すブロック回路図、 第２図は本発明にかかるトルク検出装置の好適な第２実
施例を示すブロック回路図、 第３図，第４図は補正演算回路を汎用のマイクロコンピ
ュータ,DSPを用いてそれぞれ形成した本発明のトルク検
出装置のブロック回路図、 第５図および第６図は、前記第１図〜第４図に示すトル
ク検出装置に用いられる磁気センサの概略説明図、 第７図および第８図は従来技術において用いられる磁気
センサの概略説明図、 第９図は、前記第１図〜第４図に示すトルク検出装置に
用いられる磁気センサ用の駆動回路および検出信号処理
回路のブロック回路図、 第10図は従来のトルク検出装置のブロック回路図、 第11図〜第13図は、回転磁性体内での磁気特性のバラツ
キによる磁気センサのトルク検出感度の変動，この磁気
センサから出力されるトルク検出信号に含まれるオフセ
ット成分の変動，およびこの磁気センサが出力されるト
ルク検出信号の変動分布を示す説明図、 第14図は、磁気センサの感度の温度依存特性の説明図、 第15図は磁気センサから出力される信号に含まれるオフ
セット成分の温度依存特性の説明図、 第16図は、磁気センサから出力されるトルク検出信号自
体の温度依存特性の説明図、 第17図は、本発明の装置を用いて位置補正演算処理を行
った場合の検出トルク特性図、 第18図は、本発明の装置を用いて温度補正演算処理を行
った場合の検出トルク特性図、 第19図は、第４図に示す装置において付加した平均化処
理（デジタルフィルタ）の周波数振幅特性の説明図、 第20図は、第４図に示す装置において付加した平均化処
理（デジタルフィルタ）の周波数位相特性の説明図、 第21図は、本発明の装置の補正演算処理アルゴリズムを
示す説明図である。 10……トルク伝達軸、12……磁気センサ、 50……回転角検出器、 60……オフセット信号発生器、 70……感度信号発生器、 80……補正演算回路、 90……温度検出器。

フロントページの続き (72)発明者 阿部 正顕 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 竹内 正治 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−55533（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−248664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−33634（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転または往復運動する被測定体の運動位
   置を任意の数に分割されたセグメント区間として検出す
   る位置検出手段と、 前記被測定体の物理量を検出する物理量センサと、 前記物理量センサの出力を、オフセット成分と物理量検
   出感度成分の各係数を含む係数群をもった補正演算式で
   補正する補正手段と、 を含み、 前記補正手段は、 前記係数群を、前記各セグメント区間毎に独自に設定さ
   れたデータとして記憶する係数記憶手段と、 前記位置検出手段の検出信号に基づき、対応する係数群
   を前記係数記憶手段から読出して前記補正演算式に設定
   し、前記物理量センサの出力を前記補正演算式に基づき
   補正演算処理し、オフセット成分と感度を補正する補正
   演算手段と、 を含むことを特徴とする物理量検出装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記係数記憶手段は、 被測定体の運動位置に依存して前記物理量センサから出
   力されるオフセット成分に相当する係数が、予め各セグ
   メント区間毎に設定されたオフセット信号発生手段と、 前記被測定体の運動位置に依存している物理量センサの
   感度に相当する係数が、予め前記各セグメント区間毎に
   設定された感度信号発生手段と、 を含み、 前記補正演算手段は、 セグメント区間検出信号に対応したオフセット成分およ
   び感度に相当する係数を、前記オフセット信号発生手段
   および感度信号発生手段から読み出して前記補正演算式
   に設定し、前記物理量センサの出力を前記補正演算式に
   基づき補正演算処理し、オフセット成分と感度を補正す
   るよう形成されたことを特徴とする物理量検出装置。
3. 【請求項３】請求項1,2のいずれかにおいて、 この物理量検出装置の温度を検出するための温度検出手
   段と、 オフセット信号の温度依存関数の係数が予め設定された
   オフセット係数信号発生手段と、 感度の温度依存関数の係数が予め設定された感度係数信
   号発生手段と、 を含み、 前記補正演算手段は、 オフセット係数信号発生手段および感度係数発生手段か
   ら、セグメント区間検出信号に対応した係数を読み出
   し、オフセット信号の温度依存関数および感度の温度依
   存関数に基づき前記オフセット成分と感度の補正演算を
   行うよう形成され、温度変化の影響を受けることなく、
   被測定体の物理量をリアルタイムで測定することを特徴
   とする物理量検出装置。