JP3243467B2 - トルク検知装置及び方法 - Google Patents
トルク検知装置及び方法Info
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- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
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- B62D6/08—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits responsive only to driver input torque
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- 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
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
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- G01L5/22—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers
- G01L5/221—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for measuring the force applied to control members, e.g. control members of vehicles, triggers to steering wheels, e.g. for power assisted steering
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トルクを検知する
ための方法及び装置に関し、より特定すると、磁性部材
の飽和状態に応答して、トルクを測定するトルク検知装
置及び方法に関する。
ための方法及び装置に関し、より特定すると、磁性部材
の飽和状態に応答して、トルクを測定するトルク検知装
置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】多くのトルク検知装置は、回転可能なシ
ャフトに固定された磁気弾性リングを有している。トル
クがシャフトの長手軸線の周囲にかかると、シャフトの
捻れ応力が磁気弾性リングに伝わる。捻れ応力は、典型
的には軸線方向における磁気弾性リングの磁気透過率を
変化させる。このリングはまた対応する磁場を提供す
る。多くの従来のトルク検知装置は、リングの磁場又は
磁気透過率を検知するために、センサコイル又は集積回
路センサを使用している。これらのセンサは、典型的に
は、インピーダンスの変化又はリングによって提供され
る磁場によるセンサ構成部品の誘起電圧の変化を検知す
る。
ャフトに固定された磁気弾性リングを有している。トル
クがシャフトの長手軸線の周囲にかかると、シャフトの
捻れ応力が磁気弾性リングに伝わる。捻れ応力は、典型
的には軸線方向における磁気弾性リングの磁気透過率を
変化させる。このリングはまた対応する磁場を提供す
る。多くの従来のトルク検知装置は、リングの磁場又は
磁気透過率を検知するために、センサコイル又は集積回
路センサを使用している。これらのセンサは、典型的に
は、インピーダンスの変化又はリングによって提供され
る磁場によるセンサ構成部品の誘起電圧の変化を検知す
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁性部材の
飽和状態に応答して、トルクを測定するトルク検知装置
及び方法を提供することを目的とする。
飽和状態に応答して、トルクを測定するトルク検知装置
及び方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、長手軸線を有
する細長いシャフトにかかるトルクを検知するためのト
ルク検知装置に関する。磁気弾性部材がシャフトの一部
分に結合されている。この磁気弾性部材はシャフトにか
かるトルクに応答する磁場を提供する。磁性部材が磁気
弾性部材に隣接して位置決めされる。交流電源が磁性部
材を繰り返し磁気飽和状態へと駆動する。磁性部材は、
磁気弾性部材の磁場に応答する飽和状態を有している。
検知回路は磁性部材の飽和状態を検知する。検知回路
は、磁性部材の飽和状態に応答して適用されたトルクを
示す信号を提供する。
する細長いシャフトにかかるトルクを検知するためのト
ルク検知装置に関する。磁気弾性部材がシャフトの一部
分に結合されている。この磁気弾性部材はシャフトにか
かるトルクに応答する磁場を提供する。磁性部材が磁気
弾性部材に隣接して位置決めされる。交流電源が磁性部
材を繰り返し磁気飽和状態へと駆動する。磁性部材は、
磁気弾性部材の磁場に応答する飽和状態を有している。
検知回路は磁性部材の飽和状態を検知する。検知回路
は、磁性部材の飽和状態に応答して適用されたトルクを
示す信号を提供する。
【０００５】本発明の別の特徴は、細長いシャフトにか
かるトルクを決定する方法に関する。この方法は、磁性
部材を磁気飽和状態へと繰り返し駆動するステップを含
んでいる。磁気弾性部材がシャフトに取り付けられる。
この方法は更に、シャフトにかかったトルクに応答する
磁場を提供することも含んでいる。磁性部材は、磁場に
応答する飽和状態を有している。かかったトルクを示す
信号が磁性部材の飽和状態に応答して提供される。
かるトルクを決定する方法に関する。この方法は、磁性
部材を磁気飽和状態へと繰り返し駆動するステップを含
んでいる。磁気弾性部材がシャフトに取り付けられる。
この方法は更に、シャフトにかかったトルクに応答する
磁場を提供することも含んでいる。磁性部材は、磁場に
応答する飽和状態を有している。かかったトルクを示す
信号が磁性部材の飽和状態に応答して提供される。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１は、符号１０で示された本発
明によるトルク検知装置の一つの実施形態を示してい
る。トルク検知装置１０は、長手軸線１４を有する細長
いシャフト１２を含んでいる。シャフト１２は、同シャ
フトがＴで示される適用されたトルクに応答するねじれ
を受けるように、固定端部と自由端部とを有している。
シャフト１２は、好ましくは低磁気透過率を有する概し
て堅固で弾性的な材料によって作られている。
明によるトルク検知装置の一つの実施形態を示してい
る。トルク検知装置１０は、長手軸線１４を有する細長
いシャフト１２を含んでいる。シャフト１２は、同シャ
フトがＴで示される適用されたトルクに応答するねじれ
を受けるように、固定端部と自由端部とを有している。
シャフト１２は、好ましくは低磁気透過率を有する概し
て堅固で弾性的な材料によって作られている。
【０００７】円筒形の管状のスリーブとすることができ
る細長い磁気弾性部材１６がシャフト１２の周囲に結合
されている。磁気弾性部材１６は、圧入されるか、溶接
されるか、さもなければシャフト１２の外面に固定され
て、磁気弾性部材１６とシャフトとの間に滑りがないよ
うにされている。磁気弾性部材１６は、シャフト１２と
同軸で且つこのシャフトに外接している。好ましくは、
磁気弾性部材１６は、シャフトの軸線１４に対して直角
に延びている面から約４２゜ないし４８゜の角度で面取
りされている切頭円錐形の端部１８、２０を有してい
る。
る細長い磁気弾性部材１６がシャフト１２の周囲に結合
されている。磁気弾性部材１６は、圧入されるか、溶接
されるか、さもなければシャフト１２の外面に固定され
て、磁気弾性部材１６とシャフトとの間に滑りがないよ
うにされている。磁気弾性部材１６は、シャフト１２と
同軸で且つこのシャフトに外接している。好ましくは、
磁気弾性部材１６は、シャフトの軸線１４に対して直角
に延びている面から約４２゜ないし４８゜の角度で面取
りされている切頭円錐形の端部１８、２０を有してい
る。
【０００８】磁気弾性部材１６は、例えば、異方性のマ
レージング鋼材によって作られる。磁気弾性部材１６
は、シャフトの軸線１４を中心として所望の周方向に極
性化されている。トルクＴによるシャフト１２のねじれ
は、磁気弾性部材１６に伝達される。磁気弾性部材１
６、同部材の磁気透過率の変化に基本的に比例する適用
されたトルクＴに応答する軸線方向の磁場を提供する。
このトルク応答磁場は、磁気弾性部材１６の端部１８と
２０との間に延びている磁力線（図示せず）を有してい
る。
レージング鋼材によって作られる。磁気弾性部材１６
は、シャフトの軸線１４を中心として所望の周方向に極
性化されている。トルクＴによるシャフト１２のねじれ
は、磁気弾性部材１６に伝達される。磁気弾性部材１
６、同部材の磁気透過率の変化に基本的に比例する適用
されたトルクＴに応答する軸線方向の磁場を提供する。
このトルク応答磁場は、磁気弾性部材１６の端部１８と
２０との間に延びている磁力線（図示せず）を有してい
る。
【０００９】符号２２で示された第１の磁気アセンブリ
が、磁気弾性部材１６に隣接して位置決めされている。
磁気アセンブリ２２は、入力２４と出力２６とを有して
いる。磁気弾性部材１６の軸線方向の磁場は、適用され
たトルクＴに従って磁気アセンブリ２２に作用する。磁
気アセンブリ２２は、磁気弾性部材１６の磁場を検知し
てこれに応答する。
が、磁気弾性部材１６に隣接して位置決めされている。
磁気アセンブリ２２は、入力２４と出力２６とを有して
いる。磁気弾性部材１６の軸線方向の磁場は、適用され
たトルクＴに従って磁気アセンブリ２２に作用する。磁
気アセンブリ２２は、磁気弾性部材１６の磁場を検知し
てこれに応答する。
【００１０】図１に示すように、磁気アセンブリ２２
は、磁性部材の細長いコア２８として示されている磁性
部材によって作られている。例えば、磁気アセンブリ２
２は、常磁性材料、強磁性材料、フェリ磁性材料、超常
磁性材料又は適当な磁気的ふるまいを呈するあらゆる材
料によって作ることができる。コアは、強磁性材料の鋳
造アモルファスワイヤによって作られるのが好ましい。
コア２８が磁気弾性部材１６と同一の広がりを持って位
置決めされている状態で、コア２８の長さは、磁気弾性
部材１６の長さに対応している。コア２８は、シャフト
の軸線１４に平行な長手軸線３０を有している。コア２
８の軸線３０は、磁気弾性部材１６の外面から所定の距
離だけ隔てられている。磁気弾性部材１６とコア２８の
軸線３０との間の距離は、約１．０ｍｍから１．７５ｍ
ｍの範囲である。磁気アセンブリ２２より特別にはコア
２８は、適用されたトルクＴに応答して変化する飽和状
態を有する。
は、磁性部材の細長いコア２８として示されている磁性
部材によって作られている。例えば、磁気アセンブリ２
２は、常磁性材料、強磁性材料、フェリ磁性材料、超常
磁性材料又は適当な磁気的ふるまいを呈するあらゆる材
料によって作ることができる。コアは、強磁性材料の鋳
造アモルファスワイヤによって作られるのが好ましい。
コア２８が磁気弾性部材１６と同一の広がりを持って位
置決めされている状態で、コア２８の長さは、磁気弾性
部材１６の長さに対応している。コア２８は、シャフト
の軸線１４に平行な長手軸線３０を有している。コア２
８の軸線３０は、磁気弾性部材１６の外面から所定の距
離だけ隔てられている。磁気弾性部材１６とコア２８の
軸線３０との間の距離は、約１．０ｍｍから１．７５ｍ
ｍの範囲である。磁気アセンブリ２２より特別にはコア
２８は、適用されたトルクＴに応答して変化する飽和状
態を有する。
【００１１】磁気アセンブリ２２はまた、複数の積層と
してコア２８の周囲に巻かれた約２００以上の外周巻線
であるのが適切である複数のコイル巻線３２を有する細
長いワイヤをも含んでいる。ワイヤの一端は磁気アセン
ブリ２２の入力２４を形成しており、ワイヤの他端は出
力２６を形成している。このワイヤは、導電性材料好ま
しくは銅線によって作られる。
してコア２８の周囲に巻かれた約２００以上の外周巻線
であるのが適切である複数のコイル巻線３２を有する細
長いワイヤをも含んでいる。ワイヤの一端は磁気アセン
ブリ２２の入力２４を形成しており、ワイヤの他端は出
力２６を形成している。このワイヤは、導電性材料好ま
しくは銅線によって作られる。
【００１２】代替的な電力源好ましくは電流源３４は、
磁気アセンブリ２２の入力２４に電流を提供する。コイ
ル巻線３２内の電流は、コア２８を正及び負の磁気飽和
状態すなわち飽和ヒステリシス状態へと繰り返し駆動す
る。電流源３４は、コア２８の飽和状態を制御する助け
となるので好ましい。
磁気アセンブリ２２の入力２４に電流を提供する。コイ
ル巻線３２内の電流は、コア２８を正及び負の磁気飽和
状態すなわち飽和ヒステリシス状態へと繰り返し駆動す
る。電流源３４は、コア２８の飽和状態を制御する助け
となるので好ましい。
【００１３】磁気コア２８の飽和ヒステリシスループ曲
線が図２に示されている。ヒステリシスループの幅は、
コア２８の磁化され易さに依存する。例えば、容易に磁
化される材料は、薄いヒステリシスループを有してお
り、一方、硬い磁性材料のヒステリシスループはより大
きい面積を包囲し、従って、より広い幅を有する。磁束
密度（Ｂ）は、磁場（Ｈ）の関数として示される。ヒス
テリシス現象は、ＢをＨより遅れさせて、磁場を増加さ
せ或いは減少させるための磁化曲線が同じでないように
する。領域Ｉにおける正の飽和状態においては、Ｂは、
基本的には、Ｈの増加に応答して変化しない。同様に、
Ｂは、基本的には、領域ＩＩＩにおける負の飽和状態に
おけるＨの減少に応答して変化しない。
線が図２に示されている。ヒステリシスループの幅は、
コア２８の磁化され易さに依存する。例えば、容易に磁
化される材料は、薄いヒステリシスループを有してお
り、一方、硬い磁性材料のヒステリシスループはより大
きい面積を包囲し、従って、より広い幅を有する。磁束
密度（Ｂ）は、磁場（Ｈ）の関数として示される。ヒス
テリシス現象は、ＢをＨより遅れさせて、磁場を増加さ
せ或いは減少させるための磁化曲線が同じでないように
する。領域Ｉにおける正の飽和状態においては、Ｂは、
基本的には、Ｈの増加に応答して変化しない。同様に、
Ｂは、基本的には、領域ＩＩＩにおける負の飽和状態に
おけるＨの減少に応答して変化しない。
【００１４】飽和状態においては、基本的には、コア２
８の全ての原子双極子が適用される磁場と整合して、コ
ア２８が最大レベルまで磁化される。更に、飽和状態に
おいては、材料の磁気透過率はゼロに近づく。有利なこ
とには、コア２８を飽和状態へと駆動することによっ
て、そうでない場合にはコア２８の透過率に影響を及ぼ
す温度や応力の如き外的作用を排除する。
８の全ての原子双極子が適用される磁場と整合して、コ
ア２８が最大レベルまで磁化される。更に、飽和状態に
おいては、材料の磁気透過率はゼロに近づく。有利なこ
とには、コア２８を飽和状態へと駆動することによっ
て、そうでない場合にはコア２８の透過率に影響を及ぼ
す温度や応力の如き外的作用を排除する。
【００１５】図１及び３の３ａを参照すると、交流電流
源３４は、好ましくは、入力２４に交流ののこぎり波を
付与する。交流電流源３４は、所定の周波数で電流を供
給する。この周波数は、実質的には、トルクがかけられ
る速度よりも速くなければならなず、約２０ｋＨｚが適
切である。シャフト１２にトルクがかかっていないと
き、磁気アセンブリの出力２６における電流は、入力２
４における電流と本質的に等しい。コア２８の飽和特性
は知られている。電流源３４の振幅は、ほぼＩSA T及び
−ＩSATにおいて示されている最大電流及び最小電流に
おいてコア２８を飽和させるように制御されている。特
に、最大電流は、ｔSATによって示された時間にコア２
８を飽和させる。
源３４は、好ましくは、入力２４に交流ののこぎり波を
付与する。交流電流源３４は、所定の周波数で電流を供
給する。この周波数は、実質的には、トルクがかけられ
る速度よりも速くなければならなず、約２０ｋＨｚが適
切である。シャフト１２にトルクがかかっていないと
き、磁気アセンブリの出力２６における電流は、入力２
４における電流と本質的に等しい。コア２８の飽和特性
は知られている。電流源３４の振幅は、ほぼＩSA T及び
−ＩSATにおいて示されている最大電流及び最小電流に
おいてコア２８を飽和させるように制御されている。特
に、最大電流は、ｔSATによって示された時間にコア２
８を飽和させる。
【００１６】例えば、サイン波、矩形波又はその他のあ
らゆる交流電流の如き他のタイプの交流電流を使用して
も良いことも理解されるであろう。
らゆる交流電流の如き他のタイプの交流電流を使用して
も良いことも理解されるであろう。
【００１７】トルクＴがかかると、磁気弾性部材１６
は、磁気アセンブリ２２より特別にはそれに関連するコ
ア２８に作用する磁場を提供する。かかったトルクＴに
よる磁場とコイル巻線３２内を流れる電流との和によっ
て、コア２８が、電流のみが適用されるときよりも迅速
に飽和する。図３の３ｂを参照すると、時計方向のトル
クＴを適用すると、例えば、出力電流にスパイク電流が
生じる。これにより、コア２８は、ｔSATによって示さ
れた時間に飽和せしめられる。これは、図２の領域Ｉの
如き領域における正の飽和に対応する。トルクが適用さ
れないときとトルクが適用されるときとの飽和に到達す
る時間の差は、ΔｔSATで示されている。ΔｔSATの値
は、機能的には、適用されるトルクの大きさに関係す
る。同様に、逆方向にトルクが適用されると、入力電流
がＩSATに近づくときに、磁気アセンブリ２２の出力２
６に負のスパイク電流（図示せず）が生じる。このよう
に、反時計方向のトルクは、図２の領域ＩＩＩに示すよ
うなより迅速な負の飽和に到達するのを助ける。
は、磁気アセンブリ２２より特別にはそれに関連するコ
ア２８に作用する磁場を提供する。かかったトルクＴに
よる磁場とコイル巻線３２内を流れる電流との和によっ
て、コア２８が、電流のみが適用されるときよりも迅速
に飽和する。図３の３ｂを参照すると、時計方向のトル
クＴを適用すると、例えば、出力電流にスパイク電流が
生じる。これにより、コア２８は、ｔSATによって示さ
れた時間に飽和せしめられる。これは、図２の領域Ｉの
如き領域における正の飽和に対応する。トルクが適用さ
れないときとトルクが適用されるときとの飽和に到達す
る時間の差は、ΔｔSATで示されている。ΔｔSATの値
は、機能的には、適用されるトルクの大きさに関係す
る。同様に、逆方向にトルクが適用されると、入力電流
がＩSATに近づくときに、磁気アセンブリ２２の出力２
６に負のスパイク電流（図示せず）が生じる。このよう
に、反時計方向のトルクは、図２の領域ＩＩＩに示すよ
うなより迅速な負の飽和に到達するのを助ける。
【００１８】トルク決定回路３６は、磁気アセンブリ２
２の飽和状態を検知するために、磁気アセンブリ２２の
出力２６に接続されている。図１の実施形態において
は、トルク決定回路３６は、コイル巻線３２の出力電流
を検知する。トルク決定回路３６はまた、電流源３４に
接続されている。従って、回路３６は、磁気アセンブリ
２２の入力２４に付与される入力電流を検知する。入力
電流を制御するためにフィードバックを設けても良い。
トルク決定回路３６は、磁気アセンブリ２２の入力２４
における電流を、磁気アセンブリ２２の出力２６におけ
る電流と比較して、磁気アセンブリ２２の飽和状態の変
化を決定する。
２の飽和状態を検知するために、磁気アセンブリ２２の
出力２６に接続されている。図１の実施形態において
は、トルク決定回路３６は、コイル巻線３２の出力電流
を検知する。トルク決定回路３６はまた、電流源３４に
接続されている。従って、回路３６は、磁気アセンブリ
２２の入力２４に付与される入力電流を検知する。入力
電流を制御するためにフィードバックを設けても良い。
トルク決定回路３６は、磁気アセンブリ２２の入力２４
における電流を、磁気アセンブリ２２の出力２６におけ
る電流と比較して、磁気アセンブリ２２の飽和状態の変
化を決定する。
【００１９】コア２８の飽和特性は、試験によって実験
的に決定し、トルク決定回路３６内に記憶しても良い。
入力電流の振幅は、適用されるトルクがない状態におけ
るほぼ最大振幅及び最小振幅においてコア２８を飽和状
態へと駆動するように選択される。トルクが適用されな
いときに飽和に到達する時間は、基本的に、図３の３ａ
におけるＩSAT及び−ＩSATで示される交流電流のピーク
に対応する。従って、トルクＴの測定は、トルクＴが適
用されるときにコア２８がどれだけより迅速に正又は負
の磁気飽和状態に到達するかに応答して決定することが
できる。このことは、図３の３ｂにおいてΔｔSATで示
されている。トルク決定回路３６は、磁気アセンブリ２
２の検知された飽和状態に応答する適用されたトルクＴ
を示す信号を提供する。トルク信号は、以下においてよ
り詳細に説明するように、所望の構成部品を制御するた
めにコントローラ３８に供給される。
的に決定し、トルク決定回路３６内に記憶しても良い。
入力電流の振幅は、適用されるトルクがない状態におけ
るほぼ最大振幅及び最小振幅においてコア２８を飽和状
態へと駆動するように選択される。トルクが適用されな
いときに飽和に到達する時間は、基本的に、図３の３ａ
におけるＩSAT及び−ＩSATで示される交流電流のピーク
に対応する。従って、トルクＴの測定は、トルクＴが適
用されるときにコア２８がどれだけより迅速に正又は負
の磁気飽和状態に到達するかに応答して決定することが
できる。このことは、図３の３ｂにおいてΔｔSATで示
されている。トルク決定回路３６は、磁気アセンブリ２
２の検知された飽和状態に応答する適用されたトルクＴ
を示す信号を提供する。トルク信号は、以下においてよ
り詳細に説明するように、所望の構成部品を制御するた
めにコントローラ３８に供給される。
【００２０】符号１００で示されたトルク検知装置の別
の実施形態が図４に示されている。この実施形態は、長
手軸線１０４を有する細長いシャフト１０２を含んでい
る。Ｔで示されたトルクは、時計方向又は反時計方向に
軸線１０４を中心にシャフト１０２に適用されることが
できる。一対の細長い磁気弾性部材１０６及び１０８
が、シャフト１０２の周囲に固定されている。磁気弾性
部材１０６及び１０８は、マレージング鋼のような異方
性磁性材料によって作られている。第１の磁気弾性部材
１０６は、符号１１０で示された第１の周方向に磁極化
されている。他方の磁気弾性部材１０８は、符号１１２
で示された逆の方向に磁極化されている。磁気弾性部材
１０６及び１０８は、絶縁スペーサー材料１１４によっ
て軸線方向において隔置されるのが好ましい。
の実施形態が図４に示されている。この実施形態は、長
手軸線１０４を有する細長いシャフト１０２を含んでい
る。Ｔで示されたトルクは、時計方向又は反時計方向に
軸線１０４を中心にシャフト１０２に適用されることが
できる。一対の細長い磁気弾性部材１０６及び１０８
が、シャフト１０２の周囲に固定されている。磁気弾性
部材１０６及び１０８は、マレージング鋼のような異方
性磁性材料によって作られている。第１の磁気弾性部材
１０６は、符号１１０で示された第１の周方向に磁極化
されている。他方の磁気弾性部材１０８は、符号１１２
で示された逆の方向に磁極化されている。磁気弾性部材
１０６及び１０８は、絶縁スペーサー材料１１４によっ
て軸線方向において隔置されるのが好ましい。
【００２１】磁気アセンブリ１１６及び１１８には、各
々の磁気弾性部材１０６及び１０８が関連付けられてい
る。図４に示された磁気アセンブリ１１６は、一対の正
反対の磁気コア１２０及び１２２を含んでいる。コア１
２０及び１２２は、磁気弾性部材１０６に隣接して且つ
同一の広がりで位置決めされている。入力１２４及び出
力１２６を有する細長いワイヤが各コア１２０及び１２
２の周囲に巻かれて、直列に接続された各々のコイル巻
線１２８及び１３０を形成している。コイル巻線１２８
は、各コア１２０及び１２２の端部間で複数の積層状に
巻かれている。
々の磁気弾性部材１０６及び１０８が関連付けられてい
る。図４に示された磁気アセンブリ１１６は、一対の正
反対の磁気コア１２０及び１２２を含んでいる。コア１
２０及び１２２は、磁気弾性部材１０６に隣接して且つ
同一の広がりで位置決めされている。入力１２４及び出
力１２６を有する細長いワイヤが各コア１２０及び１２
２の周囲に巻かれて、直列に接続された各々のコイル巻
線１２８及び１３０を形成している。コイル巻線１２８
は、各コア１２０及び１２２の端部間で複数の積層状に
巻かれている。
【００２２】同様に、磁気アセンブリ１１８は、磁気弾
性部材１０８に隣接して且つ同一の広がりで位置決めさ
れた正反対のコア１３２及び１３４を含んでいる。磁気
アセンブリ１１８もまた、複数の積層として各々のコア
１３２及び１３４の周囲に巻かれた複数のコイル巻線１
３６及び１３８をも含んでいる。図４に示されているよ
うに、コイル巻線１３６及び１３８は、直列に接続され
た共通のワイヤによって作られている。コイル巻線１３
６の入力は、磁気アセンブリ１１８の入力１４０を形成
している。コイル巻線１３６の出力はコイル巻線１３８
の入力に接続されており、コイル巻線１３８の出力は磁
気アセンブリ１１８の出力１４２を形成している。
性部材１０８に隣接して且つ同一の広がりで位置決めさ
れた正反対のコア１３２及び１３４を含んでいる。磁気
アセンブリ１１８もまた、複数の積層として各々のコア
１３２及び１３４の周囲に巻かれた複数のコイル巻線１
３６及び１３８をも含んでいる。図４に示されているよ
うに、コイル巻線１３６及び１３８は、直列に接続され
た共通のワイヤによって作られている。コイル巻線１３
６の入力は、磁気アセンブリ１１８の入力１４０を形成
している。コイル巻線１３６の出力はコイル巻線１３８
の入力に接続されており、コイル巻線１３８の出力は磁
気アセンブリ１１８の出力１４２を形成している。
【００２３】各磁気アセンブリ１１６及び１１８は、交
流電流源によって励起されて、各々のアセンブリのコア
１２０、１２２及び１３２、１３４を正及び負の飽和状
態へと繰り返し駆動する。好ましくは、一対の交流電源
１４４及び１４６は、各々、入力１２４及び１４０への
入力電流ＩA及びＩBを提供する。各交流電流源は、所定
の周波数を有する矩形波電圧源のような共通のＡＣ電源
によって電力を供給されているが、他の電源でも十分で
あるかもしれない。図１に関して説明したように、各交
流電流源１４４及び１４６は、所定の周波数好ましくは
約２０ｋＨｚの周波数と所定の振幅とを有する、のこぎ
り波電流を提供するのが好ましい。電流ＩA及びＩBは、
各々の磁気アセンブリ１１６及び１１８を、ほぼそれら
の最小及び最大振幅で磁気飽和状態へと駆動するように
選択される。磁気アセンブリ１１６及び１１８より特別
には各々のコア１２０、１２２及び１３２、１３４の各
々の飽和状態は、適用されるトルクＴに応答して変化す
る。特に、コア１２０及び１２２は、トルクＴがかけら
れると、異なる入力電流レベル、従って種々の時間に飽
和する。
流電流源によって励起されて、各々のアセンブリのコア
１２０、１２２及び１３２、１３４を正及び負の飽和状
態へと繰り返し駆動する。好ましくは、一対の交流電源
１４４及び１４６は、各々、入力１２４及び１４０への
入力電流ＩA及びＩBを提供する。各交流電流源は、所定
の周波数を有する矩形波電圧源のような共通のＡＣ電源
によって電力を供給されているが、他の電源でも十分で
あるかもしれない。図１に関して説明したように、各交
流電流源１４４及び１４６は、所定の周波数好ましくは
約２０ｋＨｚの周波数と所定の振幅とを有する、のこぎ
り波電流を提供するのが好ましい。電流ＩA及びＩBは、
各々の磁気アセンブリ１１６及び１１８を、ほぼそれら
の最小及び最大振幅で磁気飽和状態へと駆動するように
選択される。磁気アセンブリ１１６及び１１８より特別
には各々のコア１２０、１２２及び１３２、１３４の各
々の飽和状態は、適用されるトルクＴに応答して変化す
る。特に、コア１２０及び１２２は、トルクＴがかけら
れると、異なる入力電流レベル、従って種々の時間に飽
和する。
【００２４】符号１５０で示されているトルク決定回路
は、第１の磁気アセンブリ１１６の出力１２６及び第２
の磁気アセンブリ１１８の出力１４２に電気的に接続さ
れている。トルク決定回路１５０はまた、各ＡＣ電流源
１４４及び１４６にも接続されている。電流源１４４及
び１４６への接続によって、入力電流を示す信号が調節
回路１５０に提供される。トルク決定回路１５０はま
た、各々の入力電流ＩA及びＩBの周波数及び／又は振幅
を制御するために電流源１４４及び１４６へのフィード
バックをも提供することができる。トルク決定回路１５
０は、第１及び第２の磁気アセンブリ１１６及び１１８
の飽和状態の変化に応答して適用されたトルクＴを測定
するような構成とされたマイクロコンピュータを含んで
いるのが好ましい。トルク決定回路１５０はまた、集積
回路、別個の構成部品又は所望の検知及び信号処理機能
を実行するような構成とされた集積回路と別個の部品と
の組み合わせを含むこともできる。
は、第１の磁気アセンブリ１１６の出力１２６及び第２
の磁気アセンブリ１１８の出力１４２に電気的に接続さ
れている。トルク決定回路１５０はまた、各ＡＣ電流源
１４４及び１４６にも接続されている。電流源１４４及
び１４６への接続によって、入力電流を示す信号が調節
回路１５０に提供される。トルク決定回路１５０はま
た、各々の入力電流ＩA及びＩBの周波数及び／又は振幅
を制御するために電流源１４４及び１４６へのフィード
バックをも提供することができる。トルク決定回路１５
０は、第１及び第２の磁気アセンブリ１１６及び１１８
の飽和状態の変化に応答して適用されたトルクＴを測定
するような構成とされたマイクロコンピュータを含んで
いるのが好ましい。トルク決定回路１５０はまた、集積
回路、別個の構成部品又は所望の検知及び信号処理機能
を実行するような構成とされた集積回路と別個の部品と
の組み合わせを含むこともできる。
【００２５】トルク決定回路１５０内の部品は、トルク
決定回路１５０によってなされる機能の概要を図表によ
って示す。トルク決定回路１５０の信号入力は、アナロ
グ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１５２によって適切
にデジタル化される。Ａ／Ｄコンバータ１５２は、図示
のように回路１５０内に配置される代わりに、回路１５
０の外部に配置しても良い。これらの信号はまた、適用
されたトルクＴを決定する際に望ましくない周波数要素
を除去するために、適当なデジタル又はアナログフィル
タ（図示せず）によって適当に濾波されるべきである。
決定回路１５０によってなされる機能の概要を図表によ
って示す。トルク決定回路１５０の信号入力は、アナロ
グ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１５２によって適切
にデジタル化される。Ａ／Ｄコンバータ１５２は、図示
のように回路１５０内に配置される代わりに、回路１５
０の外部に配置しても良い。これらの信号はまた、適用
されたトルクＴを決定する際に望ましくない周波数要素
を除去するために、適当なデジタル又はアナログフィル
タ（図示せず）によって適当に濾波されるべきである。
【００２６】磁気アセンブリ１１６の出力１２６におけ
るデジタル化された信号は、比較機能１５４において、
電流源１４４からの入力電流ＩAと比較される。比較機
能１５４からの信号は、チャネルＡのための飽和決定機
能１５６に提供される。飽和決定機能１５６は、適用さ
れたトルクＴに応答して磁気アセンブリ１１６の飽和状
態の変化を決定する。コア１２０及び１２２の飽和状態
の変化によって、磁性部材１０６によって提供される磁
場に応答して、飽和におけるスパイク電流の如き検知さ
れた出力電流に対応する変化を生ずる。チャネルＡのた
めの飽和決定機能１５６は、磁気アセンブリ１１６及び
１１８のコア１２０及び１２２が適用されたトルクＴに
応答して磁気飽和状態に達する時間と、トルクがかから
ないときにこれらが飽和状態に達する時間との間の時間
差を決定する。これは、図３の３ｂに関して図示され且
つ説明されているΔｔSATに対応している。トルクがか
からない場合には、飽和決定機能１５６は飽和状態に変
化がないことを示すであろう。
るデジタル化された信号は、比較機能１５４において、
電流源１４４からの入力電流ＩAと比較される。比較機
能１５４からの信号は、チャネルＡのための飽和決定機
能１５６に提供される。飽和決定機能１５６は、適用さ
れたトルクＴに応答して磁気アセンブリ１１６の飽和状
態の変化を決定する。コア１２０及び１２２の飽和状態
の変化によって、磁性部材１０６によって提供される磁
場に応答して、飽和におけるスパイク電流の如き検知さ
れた出力電流に対応する変化を生ずる。チャネルＡのた
めの飽和決定機能１５６は、磁気アセンブリ１１６及び
１１８のコア１２０及び１２２が適用されたトルクＴに
応答して磁気飽和状態に達する時間と、トルクがかから
ないときにこれらが飽和状態に達する時間との間の時間
差を決定する。これは、図３の３ｂに関して図示され且
つ説明されているΔｔSATに対応している。トルクがか
からない場合には、飽和決定機能１５６は飽和状態に変
化がないことを示すであろう。
【００２７】別の比較機能１５８は、磁気アセンブリ１
１８の出力１４２のデジタル化された信号を入力電流Ｉ
Bと比較する。比較機能１５８の出力は、チャネルＢの
別の飽和決定機能１６０に付与される。飽和決定機能１
６０は、磁気アセンブリ１１８の飽和状態の変化を決定
する。特に、飽和機能１６０は、コア１３２及び１３４
が適用されたトルクＴに応答して磁性部材１０８によっ
て提供される磁場によって磁気飽和状態に達する時間
と、トルクが適用されないときにこれらが飽和状態に達
する時間との時間差を決定する。
１８の出力１４２のデジタル化された信号を入力電流Ｉ
Bと比較する。比較機能１５８の出力は、チャネルＢの
別の飽和決定機能１６０に付与される。飽和決定機能１
６０は、磁気アセンブリ１１８の飽和状態の変化を決定
する。特に、飽和機能１６０は、コア１３２及び１３４
が適用されたトルクＴに応答して磁性部材１０８によっ
て提供される磁場によって磁気飽和状態に達する時間
と、トルクが適用されないときにこれらが飽和状態に達
する時間との時間差を決定する。
【００２８】飽和決定機能１５６及び１６０の出力は、
各々のトルク決定機能１６２及び１６４に付与される。
トルク決定回路のルックアップテーブル１６６は、複数
の飽和状態のためのトルクの測定値を提供する。種々の
飽和状態のためのトルクの対応する測定値を、実験的な
試験によって決定し、ルックアップテーブル１６６に記
憶しても良い。
各々のトルク決定機能１６２及び１６４に付与される。
トルク決定回路のルックアップテーブル１６６は、複数
の飽和状態のためのトルクの測定値を提供する。種々の
飽和状態のためのトルクの対応する測定値を、実験的な
試験によって決定し、ルックアップテーブル１６６に記
憶しても良い。
【００２９】チャネルＡのためのトルク決定機能１６２
は、ルックアップテーブル１６６の内容に従って、磁気
アセンブリ１１６の飽和状態の変化に応答して適用され
たトルクＴの測定値を決定する。同様に、チャネルＢの
ためのトルク決定機能１６４は、磁気アセンブリ１１８
の飽和条件の変化に応答して適用されたトルクＴの測定
値を決定する。磁気弾性部材１０６及び１０８は逆方向
に極性化されているので、関係する磁気アセンブリ１１
６及び１１８からのトルクの測定は、本質的に反対であ
り又は差信号（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｉｇｎａ
ｌ）である。差のトルク信号は、機能ブロック１６８内
で比較され且つ平均化されて、適用されたトルクＴの角
度方向を含む測定値を決定する。機能ブロック１６８
は、機能ブロック１７０で示された適用トルクＴの大き
さ及び方向を示す出力信号を提供する。回路１５０は、
トルク信号を適当なコントローラ１７２の出力へ付与す
る。
は、ルックアップテーブル１６６の内容に従って、磁気
アセンブリ１１６の飽和状態の変化に応答して適用され
たトルクＴの測定値を決定する。同様に、チャネルＢの
ためのトルク決定機能１６４は、磁気アセンブリ１１８
の飽和条件の変化に応答して適用されたトルクＴの測定
値を決定する。磁気弾性部材１０６及び１０８は逆方向
に極性化されているので、関係する磁気アセンブリ１１
６及び１１８からのトルクの測定は、本質的に反対であ
り又は差信号（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｉｇｎａ
ｌ）である。差のトルク信号は、機能ブロック１６８内
で比較され且つ平均化されて、適用されたトルクＴの角
度方向を含む測定値を決定する。機能ブロック１６８
は、機能ブロック１７０で示された適用トルクＴの大き
さ及び方向を示す出力信号を提供する。回路１５０は、
トルク信号を適当なコントローラ１７２の出力へ付与す
る。
【００３０】図５を参照すると、符号２００によって示
されているトルク検知装置の好ましい実施形態が、車両
のステアリング装置と組み合わせて図示されている。手
動のステアリングホイール２１０は、入力シャフト２１
２に結合されている。ピニオンギヤ２１４が出力シャフ
ト２１６に結合されている。入力シャフト２１２は、ト
ーションバー２１８を介して出力シャフト２１６に作動
可能に結合されている。トーションバー２１８は、図１
及び４に関して既に述べたシャフトに対応している。ト
ーションバー２１８は、符号Ｔで示された適用されたス
テアリングトルクに応答して捻れて、入力シャフト２１
２と出力シャフト２１６との間の相対的な回転を許容す
る。トーションバー２１８は、所定のばね定数を有して
いる。適用されたトルクＴに応答する入力シャフト２１
２と出力シャフト２１６との間の相対的な回転量は、ト
ーションバー２１８のばね定数と機能的に関係してい
る。ピニオンギヤ２１４は、ステアリングラック部材２
２０上に配設されたラック歯とかみ合い係合する。ステ
アリングラック部材２２０は、公知の方法で車両の操舵
可能な車輪２２２及び２２４に結合されている。手動の
ステアリングホイール２１０の回転は、車輪２２２及び
２２４の操舵動作を生じる。
されているトルク検知装置の好ましい実施形態が、車両
のステアリング装置と組み合わせて図示されている。手
動のステアリングホイール２１０は、入力シャフト２１
２に結合されている。ピニオンギヤ２１４が出力シャフ
ト２１６に結合されている。入力シャフト２１２は、ト
ーションバー２１８を介して出力シャフト２１６に作動
可能に結合されている。トーションバー２１８は、図１
及び４に関して既に述べたシャフトに対応している。ト
ーションバー２１８は、符号Ｔで示された適用されたス
テアリングトルクに応答して捻れて、入力シャフト２１
２と出力シャフト２１６との間の相対的な回転を許容す
る。トーションバー２１８は、所定のばね定数を有して
いる。適用されたトルクＴに応答する入力シャフト２１
２と出力シャフト２１６との間の相対的な回転量は、ト
ーションバー２１８のばね定数と機能的に関係してい
る。ピニオンギヤ２１４は、ステアリングラック部材２
２０上に配設されたラック歯とかみ合い係合する。ステ
アリングラック部材２２０は、公知の方法で車両の操舵
可能な車輪２２２及び２２４に結合されている。手動の
ステアリングホイール２１０の回転は、車輪２２２及び
２２４の操舵動作を生じる。
【００３１】このステアリング装置はまた、ステアリン
グラック部材２２０を包囲する電動モーター２２６をも
含んでいる。好ましくは、電動モーター２２６は、リラ
ックタンス可変モーターであるが、他のタイプのモータ
ーを使用しても良い。電動モーター２２６は、例えば、
ボールナット駆動アセンブリ（図示せず）によって、ス
テアリングラック部材２２０に駆動可能に結合されてい
る。許容可能なボールナット駆動アセンブリは、Ｄｒｕ
ｔｃｈａｓに付与された米国特許第４，４１５，０５４
号に示され且つ説明されている。他の駆動アセンブリも
また使用しても良い。電動モーター２２６は、ある種の
車両条件下で軸線方向の操舵力を提供する。
グラック部材２２０を包囲する電動モーター２２６をも
含んでいる。好ましくは、電動モーター２２６は、リラ
ックタンス可変モーターであるが、他のタイプのモータ
ーを使用しても良い。電動モーター２２６は、例えば、
ボールナット駆動アセンブリ（図示せず）によって、ス
テアリングラック部材２２０に駆動可能に結合されてい
る。許容可能なボールナット駆動アセンブリは、Ｄｒｕ
ｔｃｈａｓに付与された米国特許第４，４１５，０５４
号に示され且つ説明されている。他の駆動アセンブリも
また使用しても良い。電動モーター２２６は、ある種の
車両条件下で軸線方向の操舵力を提供する。
【００３２】電動モーター２２６は、電源スイッチ２３
０のバンクを介してモーター制御回路２２８に接続され
ている。スイッチ２３０は、コントローラ２２８によっ
て、公知の方法でパルス幅変調されている。必要とされ
る補助操舵力の方向及び量に従って、コントローラ２２
８によるパルス幅変調によってモーター２２６に電流が
提供される。コントローラ２２８は、トルク決定回路２
３２に接続されている。トルク決定回路２３２は、適用
されるステアリングトルクＴの大きさ及び方向を示すト
ルク信号をコントローラ２２８に提供する。更に、モー
ターコントローラ２２８は、リラクタンス可変の電動モ
ーター２２６のローターの位置を検知するローター位置
センサ２３４に接続されている。ローター位置センサ２
３４は、ローターの位置を示す信号を提供する。コント
ローラ２２８はまた、符号２３６によって示されるその
他の入力をも受け取る。その他の入力２３６は、例え
ば、車両速度、電動モーター２６の温度だけでなく、円
滑発進制御回路を含んでも良い。トルク信号、ローター
位置信号及びその他の入力を含む入力に応答して、コン
トローラ２２８は、電動モーター２２６を制御して、車
輪２２２及び２２４の回転を支援する。
０のバンクを介してモーター制御回路２２８に接続され
ている。スイッチ２３０は、コントローラ２２８によっ
て、公知の方法でパルス幅変調されている。必要とされ
る補助操舵力の方向及び量に従って、コントローラ２２
８によるパルス幅変調によってモーター２２６に電流が
提供される。コントローラ２２８は、トルク決定回路２
３２に接続されている。トルク決定回路２３２は、適用
されるステアリングトルクＴの大きさ及び方向を示すト
ルク信号をコントローラ２２８に提供する。更に、モー
ターコントローラ２２８は、リラクタンス可変の電動モ
ーター２２６のローターの位置を検知するローター位置
センサ２３４に接続されている。ローター位置センサ２
３４は、ローターの位置を示す信号を提供する。コント
ローラ２２８はまた、符号２３６によって示されるその
他の入力をも受け取る。その他の入力２３６は、例え
ば、車両速度、電動モーター２６の温度だけでなく、円
滑発進制御回路を含んでも良い。トルク信号、ローター
位置信号及びその他の入力を含む入力に応答して、コン
トローラ２２８は、電動モーター２２６を制御して、車
輪２２２及び２２４の回転を支援する。
【００３３】トルク検知回路２００は、上記のような形
態で構成されているものとして示されている。一対の交
流電流源２４２及び２４４は、一対の磁気アセンブリ２
４６及び２４８を、正及び負の磁気飽和状態から及び磁
気飽和状態へと、すなわち飽和ヒステリシス内へと繰り
返し駆動する。一対の磁気弾性部材２５０及び２５２が
トーションバー２１８に沿って固定されている。トーシ
ョンバー２１８が適用されたトルクＴに応答して捻れる
ときに、ねじれが各磁気弾性部材２５０及び２５２に基
本的に均等に伝わる。磁気弾性部材２５０及び２５２
は、周方向で反対方向に極性化されている。従って、ト
ルクＴが適用されたときに、磁気弾性部材２５０及び２
５２は、本質的に反対方向に延びる磁束を備えた軸線方
向の磁場を提供する。
態で構成されているものとして示されている。一対の交
流電流源２４２及び２４４は、一対の磁気アセンブリ２
４６及び２４８を、正及び負の磁気飽和状態から及び磁
気飽和状態へと、すなわち飽和ヒステリシス内へと繰り
返し駆動する。一対の磁気弾性部材２５０及び２５２が
トーションバー２１８に沿って固定されている。トーシ
ョンバー２１８が適用されたトルクＴに応答して捻れる
ときに、ねじれが各磁気弾性部材２５０及び２５２に基
本的に均等に伝わる。磁気弾性部材２５０及び２５２
は、周方向で反対方向に極性化されている。従って、ト
ルクＴが適用されたときに、磁気弾性部材２５０及び２
５２は、本質的に反対方向に延びる磁束を備えた軸線方
向の磁場を提供する。
【００３４】磁気アセンブリ２４６及び２４８は、各々
の磁気弾性部材２５０及び２５２に隣接して且つ同一の
広がりで配置されている。各磁気アセンブリ２４６及び
２４８は、一対の正反対の磁気コア部材２５４、２５６
及び２５８、２６０と、各々これらに関連するコイル巻
線２６２、２６４及び２６６、２６８と、によって形成
されている。磁気アセンブリ２４６及び２４８或いはよ
り特定すると各々のコア部材２５４、２５６及び２５
８、２６０は、所定の飽和状態を有している。各磁気ア
センブリの飽和状態は、トルクＴが適用されたときに磁
気弾性部材によって形成される磁場に応答して変化す
る。トルク決定回路２３２は、上記したような磁気アセ
ンブリ２４６及び２４８の飽和状態の変化に応答して適
用されたトルクＴの大きさ及び方向を決定する。トルク
決定回路２３２は、トルク信号をコントローラ２２８に
付与する。コントローラ２２８は、手動のステアリング
ホイール２１０の回転によって生じるステアリングトル
クＴに応答して、電動モーター２２６にホイール２２２
及び２２４の回転を支援させる。
の磁気弾性部材２５０及び２５２に隣接して且つ同一の
広がりで配置されている。各磁気アセンブリ２４６及び
２４８は、一対の正反対の磁気コア部材２５４、２５６
及び２５８、２６０と、各々これらに関連するコイル巻
線２６２、２６４及び２６６、２６８と、によって形成
されている。磁気アセンブリ２４６及び２４８或いはよ
り特定すると各々のコア部材２５４、２５６及び２５
８、２６０は、所定の飽和状態を有している。各磁気ア
センブリの飽和状態は、トルクＴが適用されたときに磁
気弾性部材によって形成される磁場に応答して変化す
る。トルク決定回路２３２は、上記したような磁気アセ
ンブリ２４６及び２４８の飽和状態の変化に応答して適
用されたトルクＴの大きさ及び方向を決定する。トルク
決定回路２３２は、トルク信号をコントローラ２２８に
付与する。コントローラ２２８は、手動のステアリング
ホイール２１０の回転によって生じるステアリングトル
クＴに応答して、電動モーター２２６にホイール２２２
及び２２４の回転を支援させる。
【００３５】上記の本発明の説明から、当業者は、改
良、変更及び変形を想到するであろう。当業者が想到で
きる範囲に含まれるこのような改良、変更及び変形は、
特許請求の範囲によって保護されることを意図してい
る。
良、変更及び変形を想到するであろう。当業者が想到で
きる範囲に含まれるこのような改良、変更及び変形は、
特許請求の範囲によって保護されることを意図してい
る。
【図１】本発明によるトルク検知装置の構成図である。
【図２】図１の装置の動作特性を示しているヒステリシ
ス曲線である。
ス曲線である。
【図３】３ａは、図１の装置への入力電流の電流対時間
のグラフである。３ｂは、図１の装置にかかるトルクに
応答する出力電流の電流対時間のグラフである。
のグラフである。３ｂは、図１の装置にかかるトルクに
応答する出力電流の電流対時間のグラフである。
【図４】本発明によるトルク検知装置の別の実施形態の
構成図である。
構成図である。
【図５】本発明に従って、ステアリング装置と組み合わ
せられたトルク検知装置の実施形態の構成図である。
せられたトルク検知装置の実施形態の構成図である。
１０ トルク検知装置、 １２ シャフト、 １６
磁気弾性部材、２２ 磁気アセンブリ、 ２４ 入
力、 ２６ 出力、２８ コア、 ３２ 巻線、
３４ 電流源、３６ トルク決定回路、 ３８ コ
ントローラ
磁気弾性部材、２２ 磁気アセンブリ、 ２４ 入
力、 ２６ 出力、２８ コア、 ３２ 巻線、
３４ 電流源、３６ トルク決定回路、 ３８ コ
ントローラ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−62987（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−126654（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−511832（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01L 3/10 G01L 5/22 B62D 5/04
Claims (25)
- 【請求項１】 長手軸線を有する細長いシャフトに適用
されたトルクを検知するためのトルクセンサであって、 前記シャフトの一部分の周囲に結合されており、同シャ
フトに適用されたトルクに応答する磁場を発生する第１
の磁気弾性部材と、第１の磁性体を含む第１の磁気アセンブリであって、前
記 第１の磁気弾性部材に隣接して併設され、前記第１の
磁気弾性部材によって発生される磁場と当該第１の磁気
アセンブリに入力される電流とによって前記磁性体が飽
和状態まで磁化されるようになされた、第１の磁気アセ
ンブリと、 前記第１の磁気アセンブリに電流を入力する第１の電流
源と、 前記第１の磁気アセンブリの出力に接続され、同第１の
磁気アセンブリの磁性体が飽和状態となるときの同第１
の磁気アセンブリから出力される電流に基づいて前記シ
ャフトに適用されたトルクを示す信号を提供する検知回
路と、を含むトルクセンサ。 - 【請求項２】 請求項１に記載のセンサであって、 前記第１の磁気弾性部材によって発生される前記磁場が
前記第１の磁気アセンブリに作用するセンサ。 - 【請求項３】 請求項１に記載のセンサであって、 前記第１の磁気アセンブリが、前記第１の磁気弾性部材
によって発生される前記磁場を検知するセンサ。 - 【請求項４】 請求項１に記載のセンサであって、 前記第１の電流源が、所定の周波数の交流を前記第１の
磁気アセンブリに入力するセンサ。 - 【請求項５】 請求項１に記載のセンサであって、 前記検知回路が、前記第１の磁気アセンブリに入力され
る電流を、同第１の磁気アセンブリから出力される電流
と比較して、前記第１の磁気アセンブリの飽和状態の変
化を決定するセンサ。 - 【請求項６】 請求項５に記載のセンサであって、 前記第１の磁気アセンブリの飽和状態の前記変化が、前
記適用されたトルクを示すセンサ。 - 【請求項７】 ステアリング支援措置と組み合わせられ
た請求項１に記載のセンサであって、前記検知回路によって提供された前記トルクを示す 信号
に応答して制御信号を提供するために、前記検知器に作
動可能に接続されたコントローラと、同 制御信号に応答してステアリング支援を提供するため
のステアリング支援手段と、を含むセンサ。 - 【請求項８】 請求項１に記載のセンサであって、前記シャフトの一部分の周囲に前記第１の磁気弾性部材
に隣接して取り付けられ、 前記適用されたトルクに応答
する磁場を発生する第２の磁気弾性部材と、磁性体を含む第２の磁気アセンブリであって、前記第２
の磁気弾性部材に隣接して併設され、前記第２の磁気弾
性部材によって発生される磁場と当該第２の磁気アセン
ブリに入力される電流とによって前記磁性体が飽和状態
まで磁化されるようになされた、 第２の磁気アセンブリ
と、 前記第２の磁気アセンブリに電流を入力する第２の電流
源と、 前記第１の磁気アセンブリ及び第２の磁気アセンブリの
出力に接続され、前記第１の磁気アセンブリ及び前記第
２の磁気アセンブリにおける磁性体が飽和状態となると
きに前記第１の磁気アセンブリ及び前記第２の磁気アセ
ンブリから出力される電流に基づいて前記シャフトに適
用されたトルクを示す信号を提供する前記検知回路と、
を更に含むセンサ。 - 【請求項９】 請求項８に記載のセンサであって、 前記検知回路が、前記第１の磁気アセンブリの前記飽和
状態と前記第２の磁気アセンブリの前記飽和状態とを比
較して、前記シャフトに適用されたトルクの大きさ及び
角度方向を示す信号を提供するセンサ。 - 【請求項１０】 請求項８に記載のセンサであって、 前記第１の磁気弾性部材が第１の周方向に磁気極性化さ
れ、前記第２の磁気弾性部材が第１の周方向と反対の周
方向に磁気極性化されているセンサ。 - 【請求項１１】 請求項１に記載のセンサであって、 前記第１の磁気アセンブリが、前記第１の磁気弾性部材
のほぼ対向側部に隣接して併設された第１及び第２の磁
性体を更に含んでいるセンサ。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のセンサであって、 前記第１及び第２の磁性体が、前記第１の磁気アセンブ
リの入力と出力との間に電気的に接続されており、同第
１の磁性体及び第２の磁性体の各々は、入力された電流
と前記第１の磁気弾性部材によって発生された磁場との
両方に応じた飽和状態を有し、前記検知回路は、前記第
１及び第２の磁性体が飽和状態になるときの前記第１の
磁気アセンブリから出力される電流に基づいて前記シャ
フトに適用されたトルクを示す信号を提供するセンサ。 - 【請求項１３】 長手軸線を有する細長いシャフトに適
用されるトルクを検知するためのトルク検知装置であっ
て、 前記シャフトの一部分に結合され、同シャフトに適用さ
れたトルクに応答する磁場を発生する第１の磁気弾性部
材と、同第１の磁気弾性部材に併設して配置された第１の磁性
体と、 同 第１の磁性体を飽和状態へと繰り返し磁化する交流電
源であって、前記第１の磁性体は、当該交流電源によっ
て入力される電流と前記第１の磁気弾性部材によって発
生される磁場とによって飽和状態まで磁化されるように
なされた、交流電源と、 前記第１の磁性体の飽和状態を検知し、同第１の磁性体
が飽和状態となるときの同第１の磁性体から出力される
電流に基づいて、前記シャフトに適用されるトルクを示
す信号を提供する検知器回路と、を含む装置。 - 【請求項１４】 請求項１３に記載の装置であって、 前記第１の磁性体が、前記第１の磁気弾性部材に併設さ
れ且つ同一の広がりで配置された強磁性材料からなる細
長いコアであって、前記第１の磁気弾性部材の磁場に応
じた飽和状態を有するコアを含む、装置。 - 【請求項１５】 請求項１４に記載の装置であって、 第１及び第２の端部を有する細長い線と、同線の前記第
１の端部と第２の端部との中間で前記コアの周囲に巻か
れている複数の巻線とを更に含み、前記交流電源が、当
該細長い線の前記第１の端部に交流を付与し、それによ
って、前記コアを飽和状態へと繰り返し磁化するように
なされた、細長い線と、 前記細長い線の前記第２の端部に結合されて、前記コア
が前記飽和状態になるときの前記第１の磁気アセンブリ
から出力される電流に基づいて前記シャフトに適用され
たトルクを測定するための前記検知器回路と、を更に含
む装置。 - 【請求項１６】 ステアリング支援措置と組み合わせら
れた請求項１３に記載の装置であって、 前記検知器回路の信号に応答して制御信号を提供するた
めに、前記検知器回路に作動可能に結合されたコントロ
ーラと、 前記制御信号に応答してステアリング支援を提供するた
めのステアリング支援手段と、を含む装置。 - 【請求項１７】 請求項１３に記載の装置であって、 前記第１の磁気弾性部材に隣接して前記シャフトの一部
分に取り付けられ、前記シャフトに適用されたトルクに
応答した磁場を発生する第２の磁気弾性部材と、 前記第２の磁気弾性部材に隣接して併設された第２の磁
性体と、を更に含み、 前記交流電源は、前記第２の磁性体を飽和状態へと繰り
返し磁化し、同第２の磁性体は、同交流電源によって入
力される電流と前記第２の磁気弾性部材によって発生さ
れる磁場とによって飽和状態まで磁化されるようになさ
れ、 前記検知器回路は、前記第１及び第２の磁性体の各々が
飽和状態となるときの同第１及び第２の磁性体から出力
される電流に基づいて、前記シャフトに適用されるトル
クを示す信号を提供する、ようになされた装置。 - 【請求項１８】 ステアリング支援装置と組み合わせら
れた請求項１７に記載の装置であって、 前記検知器回路に作動可能に結合されて、前記検知器回
路によって提供された信号に応じて制御信号を提供する
コントローラと、同 制御信号に応じてステアリング支援を提供するための
ステアリング支援手段と、を含む装置。 - 【請求項１９】 請求項１３に記載の装置であって、 前記第１の磁性体が、前記第１の磁気弾性部材に併設し
て同第１の磁気弾性部材の両側に沿って配置された強磁
性材料からなる第１及び第２の細長いコアを更に含み、
同コアの各々は、入力された電流及び前記第１の磁気弾
性部材によって発生された磁場に応じた飽和状態を有す
る装置。 - 【請求項２０】 請求項１９に記載の装置であって、 前記検知器回路が、前記各々のコアが前記飽和状態にな
るときの前記第１の磁性体から出力される電流に基づい
て、前記シャフトに適用されたトルクを示す信号を提供
する装置。 - 【請求項２１】 細長いシャフトにかかるトルクを測定
するための方法であって、前記細長いシャフトの周囲に 第１の磁気弾性部材を結合
して同シャフトにトルクが適用されたときに同トルクに
応答する磁場を発生させるステップと、 磁性体を含む第１の磁気アセンブリを前記第１の磁気弾
性部材 に隣接して併設するステップと、 前記第１の磁気弾性部材によって発生される磁場と、前
記第１の磁気アセンブリに入力される電流とによって前
記磁性体を飽和状態まで繰り返し磁化するステップと、 前記第１の磁気アセンブリの磁性体が飽和状態となると
きに同第１の磁気アセンブリから出力される電流に基づ
いて 前記シャフトに適用されたトルクを示す信号を提供
するステップと、を含む方法。 - 【請求項２２】 請求項２１に記載の方法であって、 前記第１の磁性体の飽和状態の変化を測定するステップ
を更に含む方法。 - 【請求項２３】 請求項２１に記載の方法であって、 前記第１の磁気弾性部材に隣接して前記シャフトに第２
の磁気弾性部材を取り付けるステップと、 磁性体を含む第２の磁気アセンブリを前記第２の磁気弾
性部材に隣接して併設するステップと、 前記第２の磁気弾性部材によって発生される磁場と前記
第２の磁気アセンブリに入力される電流とによって前記
第２の磁気アセンブリの磁性体 を飽和状態まで繰り返し
磁化するステップと、 前記第１の磁気アセンブリ及び第２の磁気アセンブリの
出力に接続され、前記 第１の磁気アセンブリ及び前記第
２の磁気アセンブリにおける磁性体が飽和状態となると
きに前記第１の磁気アセンブリ及び前記第２の磁気アセ
ンブリから出力される電流に基づいて前記シャフトに適
用されたトルクを示す信号を提供するステップと、を更
に含む方法。 - 【請求項２４】 請求項２１に記載の方法であって、前記第１の磁気アセンブリの磁性体の飽和状態及び第２
の磁気アセンブリの 磁性体の飽和状態を比較するステッ
プを更に含む方法。 - 【請求項２５】 請求項２１に記載の方法であって、 前記比較ステップに応答して前記シャフトに適用された
トルクの大きさ及び角度方向を示す信号を提供するステ
ップを更に含む方法。
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