JP2983434B2 - センサの温度特性補償構造 - Google Patents
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- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、検出コイルのインダク
タンス変化を利用して変位、トルクや圧力などを検出す
るセンサの温度特性補償構造に関する。
タンス変化を利用して変位、トルクや圧力などを検出す
るセンサの温度特性補償構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気センサにおける温度変化によ
って生じる出力電圧のドリフトを抑える方法として、機
械的要因として挙げられる検出部を構成する被検出体
（コア）と検出体（検出コイル）との熱膨張差による相
対的な位置ずれが小さくなるように、検出部の構成部品
の材料として熱膨張係数が近い材料を組合せてたり、熱
膨張によるずれが相対的に生じ難い構成にするようにし
ていた。
って生じる出力電圧のドリフトを抑える方法として、機
械的要因として挙げられる検出部を構成する被検出体
（コア）と検出体（検出コイル）との熱膨張差による相
対的な位置ずれが小さくなるように、検出部の構成部品
の材料として熱膨張係数が近い材料を組合せてたり、熱
膨張によるずれが相対的に生じ難い構成にするようにし
ていた。
【０００３】また、温度による影響を少なくすために、
コア変位により生じる２次コイルのインダクタンス変化
を、１次コイルにより誘導される電圧（誘導起電力）の
変化として検出し、その電圧を差動で出力する差動トラ
ンス方式で行うことが知られている。
コア変位により生じる２次コイルのインダクタンス変化
を、１次コイルにより誘導される電圧（誘導起電力）の
変化として検出し、その電圧を差動で出力する差動トラ
ンス方式で行うことが知られている。
【０００４】また、図７に示すように、コイルのインダ
クタンス変化を利用したパワーステアリング装置に用い
られている操舵トルクセンサ１００として、鉄製の入力
軸（インプットシャフト）１０１と出力軸（アウトプッ
トシャフト）１０２が内部でトーションバー１０３によ
り連結され、ハウジング１０４に支持された２個の巻数
が等しい検出コイル１０５，１０６が入出力軸１０１，
１０２に係合している円筒状のコア１０７を囲むように
配設されているものが知られている。
クタンス変化を利用したパワーステアリング装置に用い
られている操舵トルクセンサ１００として、鉄製の入力
軸（インプットシャフト）１０１と出力軸（アウトプッ
トシャフト）１０２が内部でトーションバー１０３によ
り連結され、ハウジング１０４に支持された２個の巻数
が等しい検出コイル１０５，１０６が入出力軸１０１，
１０２に係合している円筒状のコア１０７を囲むように
配設されているものが知られている。
【０００５】この操舵トルクセンサ１００において、入
力軸１０１に捩りトルクを与えるとトーションバー１０
３が弾性変形し、入力軸１０１と出力軸１０２の間に回
転方向の相対変位が生じる。また、各軸１０１，１０２
の外周に配設されているコア１０７は、出力軸１０２の
縦ガイド溝とコア１０７内側の凸部が係合することによ
り、軸方向にのみ移動出来るように形成されている。更
に、コア１０７のスパイラル溝１０８に入力軸１０１に
圧入されたスライダピン１０９が係合している。
力軸１０１に捩りトルクを与えるとトーションバー１０
３が弾性変形し、入力軸１０１と出力軸１０２の間に回
転方向の相対変位が生じる。また、各軸１０１，１０２
の外周に配設されているコア１０７は、出力軸１０２の
縦ガイド溝とコア１０７内側の凸部が係合することによ
り、軸方向にのみ移動出来るように形成されている。更
に、コア１０７のスパイラル溝１０８に入力軸１０１に
圧入されたスライダピン１０９が係合している。
【０００６】このような構造により、軸１０１，１０２
間の回転方向の相対変位は、コア１０７の軸方向の変位
に変換される。このコア１０７の変位によって検出コイ
ル１０５，１０６の周辺に磁気的変化を生じ、上下に配
置した検出コイル１０５，１０６のインダクタンスＬ
5，Ｌ6が変化し、このインダクタンス変化から操舵トル
クを検出している。
間の回転方向の相対変位は、コア１０７の軸方向の変位
に変換される。このコア１０７の変位によって検出コイ
ル１０５，１０６の周辺に磁気的変化を生じ、上下に配
置した検出コイル１０５，１０６のインダクタンスＬ
5，Ｌ6が変化し、このインダクタンス変化から操舵トル
クを検出している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術において
は、センサ機能を満足させつつ、構成部品に熱膨張係数
の近い材質を選定したり、相対位置ずれの生じ難い構成
にしても、機械的ずれをゼロにするのは困難であるとい
う問題点を有していた。また、図７に示す操舵トルクセ
ンサ１００においては、温度変化によって検出コイル１
０５，１０６とコア１０７との相対位置にずれが生じて
検出コイル１０５，１０６のインダクタンスＬ5，Ｌ6が
変化してしまうという問題点を有していた。
は、センサ機能を満足させつつ、構成部品に熱膨張係数
の近い材質を選定したり、相対位置ずれの生じ難い構成
にしても、機械的ずれをゼロにするのは困難であるとい
う問題点を有していた。また、図７に示す操舵トルクセ
ンサ１００においては、温度変化によって検出コイル１
０５，１０６とコア１０７との相対位置にずれが生じて
検出コイル１０５，１０６のインダクタンスＬ5，Ｌ6が
変化してしまうという問題点を有していた。
【０００８】更に、検出コイル１０５，１０６自身の温
度特性や検出コイル１０５，１０６周辺の物理的現象に
起因する磁気抵抗変化（透磁率や渦電流損などの変化）
などにより検出コイル１０５，１０６のインダクタンス
Ｌ5，Ｌ6が変化してしまうという問題点を有していた。
従って、このような機械的及び電磁的な特性によって生
じるセンサ出力としての電圧ドリフトをゼロに近づける
のは困難であった。
度特性や検出コイル１０５，１０６周辺の物理的現象に
起因する磁気抵抗変化（透磁率や渦電流損などの変化）
などにより検出コイル１０５，１０６のインダクタンス
Ｌ5，Ｌ6が変化してしまうという問題点を有していた。
従って、このような機械的及び電磁的な特性によって生
じるセンサ出力としての電圧ドリフトをゼロに近づける
のは困難であった。
【０００９】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、センサの高精度化に対応すべく温度変化による
出力電圧ドリフトを小さくすることが出来るセンサの温
度特性補償構造を提供しようとするものである。
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、センサの高精度化に対応すべく温度変化による
出力電圧ドリフトを小さくすることが出来るセンサの温
度特性補償構造を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１に係るセンサの温度特性補償構造は、中立位置よ
り両方向に移動可能なコアと、このコアの移動方向であ
って前記中立位置に対して対称に配設された２個の検出
コイルと、前記コアの移動による前記２個の検出コイル
のインダクタンス変化を電気的に検出する手段とから成
るセンサにおいて、このセンサの機械的な温度特性変化
を相殺するように前記２個の検出コイルの巻数を異なら
せたものである。
求項１に係るセンサの温度特性補償構造は、中立位置よ
り両方向に移動可能なコアと、このコアの移動方向であ
って前記中立位置に対して対称に配設された２個の検出
コイルと、前記コアの移動による前記２個の検出コイル
のインダクタンス変化を電気的に検出する手段とから成
るセンサにおいて、このセンサの機械的な温度特性変化
を相殺するように前記２個の検出コイルの巻数を異なら
せたものである。
【００１１】請求項２に係るセンサの温度特性補償構造
は、入力軸と出力軸間をトーションバーで連結すると共
に、前記入力軸及び出力軸に係合し前記入出力軸間に作
用するトルクにより移動するコアを設け、このコアの移
動方向であって中立位置に対して対称に２個の検出コイ
ルを配設し、前記コアの移動による前記２個の検出コイ
ルのインダクタンス変化を電気的に検出する手段を設
け、前記入出力軸を回転自在に支持すると共に前記２個
の検出コイルを支持するハウジングとよりなるトルクセ
ンサにおいて、このトルクセンサの機械的な温度特性変
化を相殺するように前記２個の検出コイルの巻数を異な
らせたものである。
は、入力軸と出力軸間をトーションバーで連結すると共
に、前記入力軸及び出力軸に係合し前記入出力軸間に作
用するトルクにより移動するコアを設け、このコアの移
動方向であって中立位置に対して対称に２個の検出コイ
ルを配設し、前記コアの移動による前記２個の検出コイ
ルのインダクタンス変化を電気的に検出する手段を設
け、前記入出力軸を回転自在に支持すると共に前記２個
の検出コイルを支持するハウジングとよりなるトルクセ
ンサにおいて、このトルクセンサの機械的な温度特性変
化を相殺するように前記２個の検出コイルの巻数を異な
らせたものである。
【００１２】前記コアは非磁性体であっても磁性体であ
ってもよい。
ってもよい。
【００１３】請求項３に係るセンサの温度特性補償構造
は、トルクが作用すると磁気特性が変化する磁性材を回
転軸に設け、この回転軸の近傍に配設した２個の検出コ
イルをハウジングで支持し、前記磁性材の磁気的変化に
よる前記検出コイルのインダクタンス変化を電気的に検
出するようにしたトルクセンサにおいて、このトルクセ
ンサの機械的な温度特性変化を相殺するように前記２個
の検出コイルの巻数を異ならせたものである。
は、トルクが作用すると磁気特性が変化する磁性材を回
転軸に設け、この回転軸の近傍に配設した２個の検出コ
イルをハウジングで支持し、前記磁性材の磁気的変化に
よる前記検出コイルのインダクタンス変化を電気的に検
出するようにしたトルクセンサにおいて、このトルクセ
ンサの機械的な温度特性変化を相殺するように前記２個
の検出コイルの巻数を異ならせたものである。
【００１４】
【作用】２個の検出コイルの巻数を不均等に設定してセ
ンサを構成したことにより、温度変化に伴う機械的な中
立位置の移動による２個の検出コイルのインダクタンス
変化の差を、２個の検出コイルの巻数の差による温度変
化に伴うインダクタンス変化の差が相殺されるため、温
度変化による両検出コイルのインダクタンス変化量が等
しくなり、その結果センサ出力としての出力電圧のドリ
フトをゼロに近づけることが可能になる。
ンサを構成したことにより、温度変化に伴う機械的な中
立位置の移動による２個の検出コイルのインダクタンス
変化の差を、２個の検出コイルの巻数の差による温度変
化に伴うインダクタンス変化の差が相殺されるため、温
度変化による両検出コイルのインダクタンス変化量が等
しくなり、その結果センサ出力としての出力電圧のドリ
フトをゼロに近づけることが可能になる。
【００１５】
【実施例】以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。ここで、図１は請求項２に係るセンサの温度
特性補償構造を適用した操舵トルクセンサの縦断面図、
図２は温度変化に伴う検出コイルに対するコアの機械的
位置ずれを示す説明図、図３は検出コイルの巻数と出力
ドリフトとの関係を示す図、図４は検出コイルの巻数を
不均等にした場合の温度とインダクタンスとの関係を示
す図、図５は検出コイルの巻数を同じにした場合の温度
とインダクタンスとの関係を示す図、図６は請求項３に
係るセンサの温度特性補償構造を適用した操舵トルクセ
ンサの縦断面図である。
説明する。ここで、図１は請求項２に係るセンサの温度
特性補償構造を適用した操舵トルクセンサの縦断面図、
図２は温度変化に伴う検出コイルに対するコアの機械的
位置ずれを示す説明図、図３は検出コイルの巻数と出力
ドリフトとの関係を示す図、図４は検出コイルの巻数を
不均等にした場合の温度とインダクタンスとの関係を示
す図、図５は検出コイルの巻数を同じにした場合の温度
とインダクタンスとの関係を示す図、図６は請求項３に
係るセンサの温度特性補償構造を適用した操舵トルクセ
ンサの縦断面図である。
【００１６】図１に示すように、操舵トルクセンサ１
は、２個の検出コイル２ａ，２ｂと、検出コイル２ａ，
２ｂを支持するハウジング３と、検出コイル２ａ，２ｂ
に磁気的変化を与える非磁性金属材料のアルミ材（Ａl
材）から成るコア４と、磁気的変化による検出コイル２
ａ，２ｂのインダクタンス変化をＬＲ回路の過渡応答電
圧変化として出力する検出回路（不図示）などを備えて
いる。
は、２個の検出コイル２ａ，２ｂと、検出コイル２ａ，
２ｂを支持するハウジング３と、検出コイル２ａ，２ｂ
に磁気的変化を与える非磁性金属材料のアルミ材（Ａl
材）から成るコア４と、磁気的変化による検出コイル２
ａ，２ｂのインダクタンス変化をＬＲ回路の過渡応答電
圧変化として出力する検出回路（不図示）などを備えて
いる。
【００１７】また、操舵トルクセンサ１においては、入
力軸６と出力軸７が内部においてトーションバー８で連
結されている。コア４は、出力軸７の縦ガイド溝とコア
４内側の凸部が係合することにより、軸６，７方向にの
み移動出来るように形成されている。更に、コア４のス
パイラル溝９に入力軸６に圧入されたスライダピン１０
が係合している。
力軸６と出力軸７が内部においてトーションバー８で連
結されている。コア４は、出力軸７の縦ガイド溝とコア
４内側の凸部が係合することにより、軸６，７方向にの
み移動出来るように形成されている。更に、コア４のス
パイラル溝９に入力軸６に圧入されたスライダピン１０
が係合している。
【００１８】ハウジング３は、アルミ材（Ａl材）で形
成され、検出コイル２ａ，２ｂを巻いたコイルボビン１
１をヨーク１２を介して支持すると共に、コア４と入出
力軸６，７を囲むように配設されいる。なお、１３は入
力軸６の回転速度をギア１４ａ，歯付ベルト１４ｂ，ギ
ア１４ｃを介して検出するタコジェネレータ、１５は入
力軸６とハウジング３との間に配設されたベアリング、
１６は出力軸７とハウジング３との間に配設されたベア
リング、１７はダストシール、１８はかしめリングであ
る。
成され、検出コイル２ａ，２ｂを巻いたコイルボビン１
１をヨーク１２を介して支持すると共に、コア４と入出
力軸６，７を囲むように配設されいる。なお、１３は入
力軸６の回転速度をギア１４ａ，歯付ベルト１４ｂ，ギ
ア１４ｃを介して検出するタコジェネレータ、１５は入
力軸６とハウジング３との間に配設されたベアリング、
１６は出力軸７とハウジング３との間に配設されたベア
リング、１７はダストシール、１８はかしめリングであ
る。
【００１９】コイルボビン１１に巻かれた検出コイル２
ａ，２ｂの巻数は、不均等に設定され、検出コイル２ｂ
の巻数はＮ1であり、検出コイル２ａの巻数はＮ1＋αと
なっている。
ａ，２ｂの巻数は、不均等に設定され、検出コイル２ｂ
の巻数はＮ1であり、検出コイル２ａの巻数はＮ1＋αと
なっている。
【００２０】以上のように構成した操舵トルクセンサ１
の作用について説明する。入力軸６に捩りトルクを与え
るとトーションバー８が弾性変形し、入力軸６と出力軸
７の間に回転方向の相対変位が生じる。
の作用について説明する。入力軸６に捩りトルクを与え
るとトーションバー８が弾性変形し、入力軸６と出力軸
７の間に回転方向の相対変位が生じる。
【００２１】すると、各軸６，７の外周に嵌装されてい
るコア４は、出力軸７の縦ガイド溝とコア４内側の凸状
の縦ガイドキーが係合状態にあることと、コア４のスパ
イラル溝９に入力軸６に圧入されたスライダピン１０が
係合状態にあることによって、軸６，７方向に移動す
る。
るコア４は、出力軸７の縦ガイド溝とコア４内側の凸状
の縦ガイドキーが係合状態にあることと、コア４のスパ
イラル溝９に入力軸６に圧入されたスライダピン１０が
係合状態にあることによって、軸６，７方向に移動す
る。
【００２２】このようなコア４の変位が検出コイル２
ａ，２ｂの周辺に磁気的変化を招き、検出コイル２ａ，
２ｂのインダクタンスＬ1，Ｌ2は、一方が大きくなり、
他方が小さくなるように夫々変化する。このような検出
コイル２ａ，２ｂのインダクタンスＬ1，Ｌ2の変化を検
出回路によりトルクの変化として検出することが出来
る。
ａ，２ｂの周辺に磁気的変化を招き、検出コイル２ａ，
２ｂのインダクタンスＬ1，Ｌ2は、一方が大きくなり、
他方が小さくなるように夫々変化する。このような検出
コイル２ａ，２ｂのインダクタンスＬ1，Ｌ2の変化を検
出回路によりトルクの変化として検出することが出来
る。
【００２３】しかし、操舵トルクセンサ１において、温
度変化が生じると、図２に示すように、検出コイル２
ａ，２ｂ、ハウジング３、コア４やコイルボビン１１な
どの構成部品を構成している各種材料の熱膨張係数の差
から検出コイル２ａ，２ｂとコア４との間に、機械的な
相対位置ずれが生じる。なお、図２の（ａ）は高温時、
（ｂ）は常温（１５〜２０℃）時、（ｃ）は低温時にお
ける検出コイル２ａ，２ｂに対するコア４の機械的位置
ずれを示す。
度変化が生じると、図２に示すように、検出コイル２
ａ，２ｂ、ハウジング３、コア４やコイルボビン１１な
どの構成部品を構成している各種材料の熱膨張係数の差
から検出コイル２ａ，２ｂとコア４との間に、機械的な
相対位置ずれが生じる。なお、図２の（ａ）は高温時、
（ｂ）は常温（１５〜２０℃）時、（ｃ）は低温時にお
ける検出コイル２ａ，２ｂに対するコア４の機械的位置
ずれを示す。
【００２４】そして、検出コイル２ａの巻数と検出コイ
ル２ｂの巻数が等しい場合には、検出コイル２ａ，２ｂ
とコア４との間の機械的な相対位置ずれによって、入力
軸６に捩りトルクが掛かっていない状態にも拘らず、検
出コイル２ａ，２ｂのインダクタンスＬ1，Ｌ2が変化し
てしまう。この変化により、出力電圧にドリフトが生じ
てトルクが入力軸６に掛かっているものと操舵トルクセ
ンサ１は誤検出してしまう。
ル２ｂの巻数が等しい場合には、検出コイル２ａ，２ｂ
とコア４との間の機械的な相対位置ずれによって、入力
軸６に捩りトルクが掛かっていない状態にも拘らず、検
出コイル２ａ，２ｂのインダクタンスＬ1，Ｌ2が変化し
てしまう。この変化により、出力電圧にドリフトが生じ
てトルクが入力軸６に掛かっているものと操舵トルクセ
ンサ１は誤検出してしまう。
【００２５】一方、本願発明のように検出コイル２ａ，
２ｂの巻数を均等にせず、検出コイル２ａの巻数をＮ1
＋α、検出コイル２ｂの巻数をＮ1に設定し、温度変化
によって検出コイル２ａ，２ｂのインダクタンスＬ1，
Ｌ2の変化量に差が生じるようにする。すると、検出コ
イル２ａ，２ｂのみの温度変化により出力電圧にドリフ
トが生じるようになる。
２ｂの巻数を均等にせず、検出コイル２ａの巻数をＮ1
＋α、検出コイル２ｂの巻数をＮ1に設定し、温度変化
によって検出コイル２ａ，２ｂのインダクタンスＬ1，
Ｌ2の変化量に差が生じるようにする。すると、検出コ
イル２ａ，２ｂのみの温度変化により出力電圧にドリフ
トが生じるようになる。
【００２６】そこで、温度変化による検出コイル２ａ，
２ｂとコア４との間の機械的な相対位置ずれによる出力
電圧ドリフトを相殺するように、検出コイル２ａの巻数
をＮ1＋α、検出コイル２ｂの巻数をＮ1に設定すること
によって、出力電圧ドリフトを大幅に低減することが可
能になる。
２ｂとコア４との間の機械的な相対位置ずれによる出力
電圧ドリフトを相殺するように、検出コイル２ａの巻数
をＮ1＋α、検出コイル２ｂの巻数をＮ1に設定すること
によって、出力電圧ドリフトを大幅に低減することが可
能になる。
【００２７】図３は、検出コイル２ａ，２ｂの巻数と出
力電圧ドリフトとの関係を示し、検出コイル２ｂの巻数
をＮ1（一定）にして、検出コイル２ａの巻数Ｎを変化
させた場合の出力電圧ドリフトを示している。検出コイ
ル２ａの巻数ＮがＮ1＋αの時に、出力電圧ドリフトが
ゼロになる状態が存在することが分かる。
力電圧ドリフトとの関係を示し、検出コイル２ｂの巻数
をＮ1（一定）にして、検出コイル２ａの巻数Ｎを変化
させた場合の出力電圧ドリフトを示している。検出コイ
ル２ａの巻数ＮがＮ1＋αの時に、出力電圧ドリフトが
ゼロになる状態が存在することが分かる。
【００２８】また、検出コイル２ａの巻数をＮ1＋α、
検出コイル２ｂの巻数をＮ1に設定して操舵トルクセン
サ１を構成した場合の温度Ｔと検出コイル２ａ，２ｂの
インダクタンスＬとの関係は、図４に示す如くである。
検出コイル２ｂの巻数をＮ1に設定して操舵トルクセン
サ１を構成した場合の温度Ｔと検出コイル２ａ，２ｂの
インダクタンスＬとの関係は、図４に示す如くである。
【００２９】図４に示すように、ある温度範囲ΔＴにお
ける検出コイル２ａのインダクタンス変化量ΔＬ1と検
出コイル２ｂのインダクタンス変化量ΔＬ2が等しくな
る。ここで、検出コイル２ａ，２ｂのインダクタンス変
化量が等しい時（ΔＬ1＝ΔＬ2）、温度変化による出力
電圧ドリフトは理想的にゼロに近づくことになる。
ける検出コイル２ａのインダクタンス変化量ΔＬ1と検
出コイル２ｂのインダクタンス変化量ΔＬ2が等しくな
る。ここで、検出コイル２ａ，２ｂのインダクタンス変
化量が等しい時（ΔＬ1＝ΔＬ2）、温度変化による出力
電圧ドリフトは理想的にゼロに近づくことになる。
【００３０】なお、検出コイル２ａの巻数と検出コイル
２ｂの巻数を均等に設定して操舵トルクセンサ１を構成
した場合の温度ＴとインダクタンスＬとの関係は、図５
に示すように、ある温度範囲ΔＴにおける検出コイル２
ａのインダクタンス変化量ΔＬ1と検出コイル２ｂのイ
ンダクタンス変化量ΔＬ2が相違している（ΔＬ1＞ΔＬ
2）。従って、温度変化により操舵トルクセンサ１とし
ての出力電圧にドリフトが生じてしまう。
２ｂの巻数を均等に設定して操舵トルクセンサ１を構成
した場合の温度ＴとインダクタンスＬとの関係は、図５
に示すように、ある温度範囲ΔＴにおける検出コイル２
ａのインダクタンス変化量ΔＬ1と検出コイル２ｂのイ
ンダクタンス変化量ΔＬ2が相違している（ΔＬ1＞ΔＬ
2）。従って、温度変化により操舵トルクセンサ１とし
ての出力電圧にドリフトが生じてしまう。
【００３１】また、図６に示すように、請求項３に係る
センサを適用した操舵トルクセンサ３０は、２個の検出
コイル３２ａ，３２ｂと、検出コイル３２ａ，３２ｂを
支持するハウジング３３と、検出コイル３２ａ，３２ｂ
に磁気的変化を与えるアモルファス薄帯３４と、アモル
ファス薄帯３４を装着した軸３５と、検出コイル３２
ａ，３２ｂのインダクタンス変化をＬＲ回路の過渡応答
電圧変化として出力する検出回路（不図示）などを備え
ている。
センサを適用した操舵トルクセンサ３０は、２個の検出
コイル３２ａ，３２ｂと、検出コイル３２ａ，３２ｂを
支持するハウジング３３と、検出コイル３２ａ，３２ｂ
に磁気的変化を与えるアモルファス薄帯３４と、アモル
ファス薄帯３４を装着した軸３５と、検出コイル３２
ａ，３２ｂのインダクタンス変化をＬＲ回路の過渡応答
電圧変化として出力する検出回路（不図示）などを備え
ている。
【００３２】アモルファス薄帯３４は、引張り応力が掛
かると透磁率が上がり、一方圧縮応力が掛かると透磁率
が下がる特性を有する。なお、アモルファス薄帯３４に
は、軸３５に捩りトルクが掛かった場合に圧縮・引張り
応力が生じ易くなるように斜めにスリット３７が形成さ
れている。
かると透磁率が上がり、一方圧縮応力が掛かると透磁率
が下がる特性を有する。なお、アモルファス薄帯３４に
は、軸３５に捩りトルクが掛かった場合に圧縮・引張り
応力が生じ易くなるように斜めにスリット３７が形成さ
れている。
【００３３】ハウジング３３は、アルミ材（Ａl材）で
形成され、検出コイル３２ａ，３２ｂを巻いたコイルボ
ビン３９をヨーク４０を介して支持すると共に、アモル
ファス薄帯３４と軸３５を囲むように配設されている。
なお、４１は軸３５の回転速度をギア４２ａ，歯付ベル
ト４２ｂ，ギア４２ｃを介して検出するタコジェネレー
タ、４３，４４は軸３５とハウジング３３との間に配設
されたベアリング、４５はダストシール、４６はかしめ
リングである。
形成され、検出コイル３２ａ，３２ｂを巻いたコイルボ
ビン３９をヨーク４０を介して支持すると共に、アモル
ファス薄帯３４と軸３５を囲むように配設されている。
なお、４１は軸３５の回転速度をギア４２ａ，歯付ベル
ト４２ｂ，ギア４２ｃを介して検出するタコジェネレー
タ、４３，４４は軸３５とハウジング３３との間に配設
されたベアリング、４５はダストシール、４６はかしめ
リングである。
【００３４】コイルボビン３９に巻かれた検出コイル３
２ａ，３２ｂの巻数は、不均等に設定され、検出コイル
３２ｂの巻数はＮ2であり、検出コイル３２ａの巻数は
Ｎ2＋αとなっている。
２ａ，３２ｂの巻数は、不均等に設定され、検出コイル
３２ｂの巻数はＮ2であり、検出コイル３２ａの巻数は
Ｎ2＋αとなっている。
【００３５】以上のように構成した操舵トルクセンサ３
０の作用について説明する。軸３５に捩りトルクが掛か
ると、アモルファス薄帯３４に圧縮・引張り応力が生じ
てアモルファス薄帯３４の透磁率が変化し、検出コイル
３２ａ，３２ｂ周辺の磁束に変化が起こる。
０の作用について説明する。軸３５に捩りトルクが掛か
ると、アモルファス薄帯３４に圧縮・引張り応力が生じ
てアモルファス薄帯３４の透磁率が変化し、検出コイル
３２ａ，３２ｂ周辺の磁束に変化が起こる。
【００３６】すると、検出コイル３２ａ，３２ｂのイン
ダクタンスＬ3，Ｌ4が変化する。このインダクタンス変
化を検出回路によりトルクの変化として検出することが
出来る。
ダクタンスＬ3，Ｌ4が変化する。このインダクタンス変
化を検出回路によりトルクの変化として検出することが
出来る。
【００３７】しかし、操舵トルクセンサ３０において、
温度変化が生じると、検出コイル３２ａ，３２ｂ、ハウ
ジング３３、アモルファス薄帯３４やコイルボビン３９
などの構成部品を構成している各種材料の熱膨張係数の
差から検出コイル３２ａ，３２ｂとアモルファス薄帯３
４との間に、機械的な相対位置ずれが生じる。
温度変化が生じると、検出コイル３２ａ，３２ｂ、ハウ
ジング３３、アモルファス薄帯３４やコイルボビン３９
などの構成部品を構成している各種材料の熱膨張係数の
差から検出コイル３２ａ，３２ｂとアモルファス薄帯３
４との間に、機械的な相対位置ずれが生じる。
【００３８】そして、検出コイル３２ａの巻数と検出コ
イル３２ｂの巻数が等しい場合には、検出コイル３２
ａ，３２ｂとアモルファス薄帯３４との間の機械的な相
対位置ずれによって、軸３５に捩りトルクが掛かってい
ない状態にも拘らず、検出コイル３２ａ，３２ｂのイン
ダクタンスＬ3，Ｌ4が変化してしまう。この変化によ
り、出力電圧にドリフトが生じてトルクが軸３５に掛か
っているものと操舵トルクセンサ３０は誤検出してしま
う。
イル３２ｂの巻数が等しい場合には、検出コイル３２
ａ，３２ｂとアモルファス薄帯３４との間の機械的な相
対位置ずれによって、軸３５に捩りトルクが掛かってい
ない状態にも拘らず、検出コイル３２ａ，３２ｂのイン
ダクタンスＬ3，Ｌ4が変化してしまう。この変化によ
り、出力電圧にドリフトが生じてトルクが軸３５に掛か
っているものと操舵トルクセンサ３０は誤検出してしま
う。
【００３９】一方、本願発明のように検出コイル３２
ａ，３２ｂの巻数を均等にせず、検出コイル３２ａの巻
数をＮ2＋α、検出コイル２ｂの巻数をＮ2に設定し、温
度変化によって検出コイル３２ａ，３２ｂのインダクタ
ンスＬ3，Ｌ4の変化量に差が生じるようにする。する
と、検出コイル３２ａ，３２ｂのみの温度変化により出
力電圧がドリフトするようになる。
ａ，３２ｂの巻数を均等にせず、検出コイル３２ａの巻
数をＮ2＋α、検出コイル２ｂの巻数をＮ2に設定し、温
度変化によって検出コイル３２ａ，３２ｂのインダクタ
ンスＬ3，Ｌ4の変化量に差が生じるようにする。する
と、検出コイル３２ａ，３２ｂのみの温度変化により出
力電圧がドリフトするようになる。
【００４０】そこで、温度変化による検出コイル３２
ａ，３２ｂとアモルファス薄帯３４との間の機械的な相
対位置ずれによる出力電圧ドリフトを相殺するように、
検出コイル３２ａの巻数をＮ2＋α、検出コイル３２ｂ
の巻数をＮ2に設定することによって、出力電圧ドリフ
トを大幅に低減することが可能になる。
ａ，３２ｂとアモルファス薄帯３４との間の機械的な相
対位置ずれによる出力電圧ドリフトを相殺するように、
検出コイル３２ａの巻数をＮ2＋α、検出コイル３２ｂ
の巻数をＮ2に設定することによって、出力電圧ドリフ
トを大幅に低減することが可能になる。
【００４１】図３に示す検出コイル２ａ，２ｂの巻数と
出力電圧ドリフトとの関係と同様に、検出コイル３２ｂ
の巻数をＮ2（一定）にして、検出コイル３２ａの巻数
Ｎを変化させた場合に、検出コイル３２ａの巻数ＮがＮ
2＋αの時に、出力電圧ドリフトがゼロになる状態が存
在する。
出力電圧ドリフトとの関係と同様に、検出コイル３２ｂ
の巻数をＮ2（一定）にして、検出コイル３２ａの巻数
Ｎを変化させた場合に、検出コイル３２ａの巻数ＮがＮ
2＋αの時に、出力電圧ドリフトがゼロになる状態が存
在する。
【００４２】検出コイル３２ａの巻数をＮ2＋α、検出
コイル３２ｂの巻数をＮ2に設定して操舵トルクセンサ
３０を構成した場合の温度Ｔと検出コイル３２ａ，３２
ｂのインダクタンスＬとの関係は、図４に示すのと同様
である。
コイル３２ｂの巻数をＮ2に設定して操舵トルクセンサ
３０を構成した場合の温度Ｔと検出コイル３２ａ，３２
ｂのインダクタンスＬとの関係は、図４に示すのと同様
である。
【００４３】従って、ある温度範囲ΔＴにおける検出コ
イル３２ａのインダクタンス変化量ΔＬ3と検出コイル
３２ｂのインダクタンス変化量ΔＬ4が等しくなる。こ
こで、検出コイル３２ａ，３２ｂのインダクタンス変化
量が等しい時（ΔＬ3＝ΔＬ4）、温度変化による出力電
圧ドリフトは理想的にゼロに近づくことになる。
イル３２ａのインダクタンス変化量ΔＬ3と検出コイル
３２ｂのインダクタンス変化量ΔＬ4が等しくなる。こ
こで、検出コイル３２ａ，３２ｂのインダクタンス変化
量が等しい時（ΔＬ3＝ΔＬ4）、温度変化による出力電
圧ドリフトは理想的にゼロに近づくことになる。
【００４４】なお、検出コイル３２ａの巻数と検出コイ
ル３２ｂの巻数を均等に設定して操舵トルクセンサ３０
を構成した場合の温度ＴとインダクタンスＬとの関係
は、図５に示すのと同様に、ある温度範囲ΔＴにおける
検出コイル３２ａのインダクタンス変化量ΔＬ3と検出
コイル３２ｂのインダクタンス変化量ΔＬ4が相違して
いる（ΔＬ3＞ΔＬ4）。従って、温度変化により操舵ト
ルクセンサ３０としての出力電圧にドリフトが生じてし
まう。
ル３２ｂの巻数を均等に設定して操舵トルクセンサ３０
を構成した場合の温度ＴとインダクタンスＬとの関係
は、図５に示すのと同様に、ある温度範囲ΔＴにおける
検出コイル３２ａのインダクタンス変化量ΔＬ3と検出
コイル３２ｂのインダクタンス変化量ΔＬ4が相違して
いる（ΔＬ3＞ΔＬ4）。従って、温度変化により操舵ト
ルクセンサ３０としての出力電圧にドリフトが生じてし
まう。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、検
出コイルの巻数を不均等に設定することで、検出コイル
の温度特性に不均衡を生じさせ、一方の検出コイルの巻
数を増減することによって、出力電圧のドリフトの方向
及びレベルの調整が可能になる。この電気的ずれと温度
変化による機械的ずれとが相殺するように電気的ずれを
設定することによって、センサの温度特性補償が可能に
なる。
出コイルの巻数を不均等に設定することで、検出コイル
の温度特性に不均衡を生じさせ、一方の検出コイルの巻
数を増減することによって、出力電圧のドリフトの方向
及びレベルの調整が可能になる。この電気的ずれと温度
変化による機械的ずれとが相殺するように電気的ずれを
設定することによって、センサの温度特性補償が可能に
なる。
【図１】請求項２に係るセンサの温度特性補償構造を適
用した操舵トルクセンサの縦断面図
用した操舵トルクセンサの縦断面図
【図２】温度変化に伴う検出コイルに対するコアの機械
的位置ずれを示す説明図
的位置ずれを示す説明図
【図３】検出コイルの巻数と出力ドリフトとの関係を示
す図
す図
【図４】検出コイルの巻数を不均等にした場合の温度と
インダクタンスとの関係を示す図
インダクタンスとの関係を示す図
【図５】検出コイルの巻数を同じにした場合の温度とイ
ンダクタンスとの関係を示す図
ンダクタンスとの関係を示す図
【図６】請求項３に係るセンサの温度特性補償構造を適
用した操舵トルクセンサの縦断面図
用した操舵トルクセンサの縦断面図
【図７】従来の操舵トルクセンサの縦断面図
１，３０…操舵トルクセンサ、２ａ，２ｂ，３２ａ，３
２ｂ…検出コイル、３，３３…ハウジング、４…コア、
６…入力軸、７…出力軸、８…トーションバー、３４…
アモルファス薄帯、３５…軸。
２ｂ…検出コイル、３，３３…ハウジング、４…コア、
６…入力軸、７…出力軸、８…トーションバー、３４…
アモルファス薄帯、３５…軸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−12237（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110626（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−82071（ＪＰ，Ａ) 実開 昭64−25707（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−30349（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4100480（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01L 3/10 G01D 5/22 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (3)
- 【請求項１】 中立位置より両方向に移動可能なコア
と、このコアの移動方向であって前記中立位置に対して
対称に配設された２個の検出コイルと、前記コアの移動
による前記２個の検出コイルのインダクタンス変化を電
気的に検出する手段とから成るセンサにおいて、このセ
ンサの機械的な温度特性変化を相殺するように前記２個
の検出コイルの巻数を異ならせたことを特徴とするセン
サの温度特性補償構造。 - 【請求項２】 入力軸と出力軸間をトーションバーで連
結すると共に、前記入力軸及び出力軸に係合し前記入出
力軸間に作用するトルクにより移動するコアを設け、こ
のコアの移動方向であって中立位置に対して対称に２個
の検出コイルを配設し、前記コアの移動による前記２個
の検出コイルのインダクタンス変化を電気的に検出する
手段を設け、前記入出力軸を回転自在に支持すると共に
前記２個の検出コイルを支持するハウジングとよりなる
トルクセンサにおいて、このトルクセンサの機械的な温
度特性変化を相殺するように前記２個の検出コイルの巻
数を異ならせたことを特徴とするセンサの温度特性補償
構造。 - 【請求項３】 トルクが作用すると磁気特性が変化する
磁性材を回転軸に設け、この回転軸の近傍に配設した２
個の検出コイルをハウジングで支持し、前記磁性材の磁
気的変化による前記検出コイルのインダクタンス変化を
電気的に検出するようにしたトルクセンサにおいて、こ
のトルクセンサの機械的な温度特性変化を相殺するよう
に前記２個の検出コイルの巻数を異ならせたことを特徴
とするセンサの温度特性補償構造。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130377A JP2983434B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | センサの温度特性補償構造 |
| US08/456,378 US5515736A (en) | 1994-06-13 | 1995-06-01 | Arrangement for compensating thermal characteristics of sensor |
| DE19521530A DE19521530C2 (de) | 1994-06-13 | 1995-06-13 | Anordnung zum Kompensieren thermischer Charakteristika eines Sensors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6130377A JP2983434B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | センサの温度特性補償構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07333083A JPH07333083A (ja) | 1995-12-22 |
| JP2983434B2 true JP2983434B2 (ja) | 1999-11-29 |
Family
ID=15032897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6130377A Expired - Fee Related JP2983434B2 (ja) | 1994-06-13 | 1994-06-13 | センサの温度特性補償構造 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5515736A (ja) |
| JP (1) | JP2983434B2 (ja) |
| DE (1) | DE19521530C2 (ja) |
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| JP2016176745A (ja) * | 2015-03-19 | 2016-10-06 | 本田技研工業株式会社 | 磁歪式トルクセンサ及び電動パワーステアリング装置 |
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