JP3682446B2 - Torque sensor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルク伝達軸の外周面に磁歪膜を形成すると共にこの磁歪膜の透磁率変化を検出するコイルを備えたトルクセンサに関する。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
図9には、トルクセンサにおける機械的構成部分を簡略化して示している。トルク伝達軸1の外周面には、短冊形状をなす複数個の第1の磁歪膜2が軸心に対して45°傾斜した状態(相互に平行)で形成されていると共に、同じく短冊形状をなす複数個の第2の磁歪膜3が前記第1の磁歪膜2とは90°ずれた状態(相互に平行)で形成されている。このような配置とされた結果、トルク伝達軸1にトルクが作用した状態では、磁歪膜2及び3の一方に圧縮力、他方に引っ張り力が働くようになり、その結果、逆磁歪効果により磁歪膜2及び3の一方の透磁率が増加し、他方の透磁率が低下するようになる。なお、実際には、各磁歪膜2及び3は、図9に示した状態より高密度に形成される。
【0003】
このような透磁率変化を検出するために、周知のセンサヘッド4が設けられている。なお、このセンサヘッド4は、第1の磁歪膜2の周囲にこれと所定のギャップを存した状態で同軸状に配置された第1のコイル5と、第2の磁歪膜3の周囲にこれと所定のギャップを存した状態で同軸状に配置された第2のコイル6とから構成されている。
【0004】
図10には、上記透磁率の変化からトルクを検出するための検出回路7の構成を示している。この検出回路7は、前記第1のコイル5と抵抗7との直列回路8と、前記第2のコイル6と抵抗9との直列回路10とを並列に接続したブリッジ回路11と、このブリッジ回路11に流す電流を断続的にスイッチングして該ブリッジ回路11に高周波電流を流すスイッチング手段12とを有して構成されている。
【0005】
このスイッチング手段12は、スイッチング素子12aとこれを高周波数でオンオフ駆動する駆動回路12bとから構成されている。
そして、前記ブリッジ回路11の各直列回路8、10の中点8a、10aの電圧を差動増幅器13で差動増幅し、整流回路14で整流化する。この整流回路14を経て出力される信号Ts(電圧レベル)はトルクに応じた信号となる。
【0006】
ところで、一般的に銅線により形成される第1及び第2のコイル2及び3は、その等価回路を示す図11から分かるように内部抵抗R0を有するものであり、一定の直流電源Vdから高周波電流を供給する第10図の回路においては、温度が高くなると抵抗R0の抵抗値が高くなり、供給電流が減少し、検出回路14の出力信号Tsのレベルが小さくなってしまう。
このように従来のトルクセンサでは、温度変化があるような環境では、トルク検出精度が悪くなるといった問題があった。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、周囲温度が変化してもトルク検出精度が低下することのないトルクセンサを提供するにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、トルク伝達軸の外周面に対し、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第1及び第2の磁歪膜を形成し、その第1及び第2の磁歪膜の透磁率変化を検出する第1のコイル及び第2のコイルを設け、この第1及び第2のコイルを備えて上記透磁率の変化からトルクを検出する検出回路を備えたものにおいて、
前記検出回路は、
前記第1のコイルと抵抗との直列回路と、前記第2のコイルと抵抗との直列回路とを並列に接続したブリッジ回路と、
このブリッジ回路に流れる電流を検出して電流を一定化する定電流供給手段と、
前記ブリッジ回路に流す電流を断続的にスイッチングして該ブリッジ回路に高周波電流を流すスイッチング手段と、
前記ブリッジ回路の各直列回路の中点の電圧を差動増幅してトルクに応じた信号を出力する差動増幅器とを備えて構成されているところに特徴を有する。
【0009】
この請求項1の発明においては、ブリッジ回路に流れる電流を検出してこのブリッジ回路に流す電流を一定化するので、周囲温度の変化により第1及び第2のコイルの内部抵抗値が変化しても、ブリッジ回路に常に一定の電流が流れるようになり、もって、周囲温度が変化してもトルク検出精度が低下するようなことがない。
【0010】
請求項2の発明は、トルク伝達軸の外周面に対し、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第1及び第2の磁歪膜を形成し、その第1及び第2の磁歪膜の透磁率変化を検出する第1のコイル及び第2のコイルを設け、この第1及び第2のコイルを備えて上記透磁率の変化からトルクを検出する検出回路を備えたものにおいて、
前記検出回路は、
前記第1のコイルと抵抗との直列回路と、前記第2のコイルと抵抗との直列回路とを並列に接続したブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路に流す電流を断続的にスイッチングして該ブリッジ回路に高周波電流を流すスイッチング手段と、
前記ブリッジ回路の各直列回路の中点の電圧を差動増幅してトルクに応じた信号を出力する差動増幅器と、
前記スイッチング手段から前記ブリッジ回路の各直列回路の中点との間に介在された負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子と
を備えて構成されているところに特徴を有する。
【0011】
この請求項2の発明においては、スイッチング手段から前記ブリッジ回路の各直列回路の中点との間に、負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子を介在させているから、周囲温度が上昇して第1及び第2のコイルの内部抵抗値が大きくなっても感熱素子の抵抗値が減少するから、ブリッジ回路に常に一定の電流が流れるようになって、トルク検出精度が低下するようなことがない。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第1の実施例につき図1ないし図3を参照して説明する。まず、図3においては、トルクセンサにおける機械的構成部分を簡略化して示している。トルク伝達軸21の外周面には、短冊形状をなす複数個の第1の磁歪膜22が軸心に対して45°傾斜した状態(相互に平行)で形成されていると共に、同じく短冊形状をなす複数個の第2の磁歪膜23が前記第1の磁歪膜22とは90°ずれた状態(相互に平行)で形成されている。このような配置とされた結果、トルク伝達軸21にトルクが作用した状態では、磁歪膜22及び23の一方に圧縮力、他方に引っ張り力が働くようになり、その結果、逆磁歪効果により磁歪膜22及び23の一方の透磁率が増加し、他方の透磁率が低下するようになる。なお、実際には、各磁歪膜22及び23は、図3に示した状態より高密度に形成される。
【0015】
このような透磁率変化を検出するために、周知のセンサヘッド24が設けられている。なお、このセンサヘッド24は、第1の磁歪膜22の周囲にこれと所定のギャップを存した状態で同軸状に配置された第1のコイル25と、第2の磁歪膜23の周囲にこれと所定のギャップを存した状態で同軸状に配置された第2のコイル26とから構成されている。
【0016】
図1には、上記透磁率の変化からトルクを検出するための検出回路27の構成を示している。この検出回路27において、ブリッジ回路28は、前記第1のコイル25と抵抗29との直列回路30と、前記第2のコイル26と抵抗31との直列回路32とを並列に接続して構成されている。このブリッジ回路28の各直列回路30、32の各中点30a、32aは差動増幅器33の各入力端子に接続されており、この差動増幅器33は、各直列回路30、32の中点30a、32aの電圧を差動増幅して出力する。この出力は整流回路34にて整流される。この整流回路34を経て出力される信号Ts(電圧レベル)はトルクに応じた信号となる。
【0017】
前記ブリッジ回路28には定電流供給手段たる定電流供給回路35から一定の電流が供給されるようになっている。この定電流供給回路35において、ブリッジ回路28とアースとの間には、該ブリッジ回路28に流れる電流を検出するための検出抵抗36が接続されており、この検出抵抗36により検出された電圧(地点a)は図2(a)に示す波形となる。この検出電圧は抵抗37及びコンデンサ38により平滑平均化され(その波形(地点b)を図2(b)に示す)、この平滑電圧は演算増幅器39の反転入力端子(−)に与えられる。この演算増幅器39は、この平滑電圧はその非反転入力端子(+)に入力される基準電圧設定回路40からの設定電圧と比較し、両者の差を、常にほぼゼロに近づけるように動作し、NPN形のトランジスタ41のコレクタ電流を制御してPNP形のトランジスタ42のベース電流を制御する。これによりトランジスタ42のコレクタ電流である供給電流Idが一定値に制御され、定電流電源として、動作する。
【0018】
上記供給電流Idはスイッチング手段たるスイッチング回路43により高周波電流とされて前記ブリッジ回路28に供給される。このスイッチング回路43は、スイッチング素子としてPNP形のトランジスタ44と、駆動回路45とを備えて構成されている。この駆動回路45は、前記トランジスタ44をオンオフ制御するNPN形のトランジスタ46を備え、このトランジスタ46は、ベースに矩形波状の周波数信号(クロック)を入力することにより動作して前記トランジスタ46をオンオフ制御する。
【0019】
このような本実施例によれば、定電流供給回路35を設けて、ブリッジ回路28に流れる電流を検出し、このブリッジ回路28に流す電流を一定化するので、周囲温度の変化により第1及び第2のコイル25、26の内部抵抗値が変化しても、ブリッジ回路28に常に一定の電流が流れるようになって、トルク検出精度が低下するようなことがない。
【0020】
図4は本発明の第2の実施例を示している。この実施例においては、検出回路50の構成が第1の実施例と異なる。すなわち、直流電源Vdとアースとの間に、スイッチング回路43、感熱素子51、ブリッジ28が順に接続されている。なお、差動増幅器33、スイッチング回路43は概略的に示している。前記感熱素子51は負の温度・抵抗特性をもつサーミスタから構成されており、温度が高くなるほど抵抗値が小さくなるものである。
【0021】
この第2の実施例によれば、スイッチング回路43からブリッジ回路26の各直列回路30、32の中点30a、32aとの間に、負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子51を介在させているから、周囲温度が上昇して第1及び第2のコイル25、26の内部抵抗値が大きくなっても感熱素子51の抵抗値が減少するから、ブリッジ回路28に常にほぼ一定の電流が流れるようになって、トルク検出精度が低下するようなことがない。
【0022】
なお、本発明の第3の実施例として示す図5のように、負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子52を、コイル25と中点30aとの間に介在させ、同じく負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子53を、コイル26と中点32aとの間に介在させる構成としても良い。この実施例においても、第2の実施例と同様の効果を得ることができる。つまり、感熱素子は、スイッチング回路43からブリッジ回路26の各直列回路30、32の中点30a、32aとの間に介在させる構成とすれば良い。
【0023】
図6及び図7は第1の参考例を示している。この第1の参考例においては、トルク伝達軸21の外周面に対し、磁歪膜54を形成し、この磁歪膜54の透磁率変化を検出するコイル55を一つ設けている。検出回路56は発振回路から構成されている。すなわち、反転形の増幅器57の入出力間には、前記コイル55とコンデンサ58とゲイン調整の抵抗59とが直列に接続され、さらに、この増幅器57の入出力間には、別のゲイン調整用の60が接続されている。また、コイル55とコンデンサ58との直列回路の両端とアースとの間にコンデンサ61、62がそれぞれ接続されている。さらに前記増幅器57の出力側には反転形の増幅器63が接続されている。この検出回路56は、増幅器57の出力から入力に帰還する直列共振によりトルクに応じた発振周波数の信号Sfを出力する発振回路として構成されている。
【0024】
この場合、その発振周波数fcは、コイル55のインダクタンスをL、コンデンサ58の静電容量をCとすれば、
【数1】

Figure 0003682446
従って、トルクの変化に対するインダクタンスLの変化により発振周波数fcが変化し、トルクの検出を行うことができる。また、温度変化によるコイル55の内部抵抗値の変化は帰還率に多少は影響するが、実質的に問題はない。しかも、検出回路56の消費電力を少なくでき、また、構成も簡単となる。
この場合、第2の参考例として示す図8のように、増幅器57の入出力間にはコイル55及びコンデンサ58に加え負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子64を直列に接続する構成としても良い。この第2の参考例によると、感熱素子63により温度変化に対する帰還率をほぼ一定化できて、温度変化によるトルク検出精度の低下をなくすことができる。
【0025】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、周囲温度が変化してもトルク検出精度の低下をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例における検出回路を示す図
【図2】 (a)は検出回路の地点aの電圧波形図、(b)は検出回路の地点bの電圧波形図
【図3】 機械的構成部分の概略正面図
【図4】 本発明の第2の実施例を示す検出回路の概略図
【図5】 本発明の第3の実施例を示す図4相当図
【図6】 第1の参考例を示す図3相当図
【図7】 検出回路を示す図
【図8】 第2の参考例を示す検出回路の図
【図9】 従来例を示す図3相当図
【図10】 図4相当図
【図11】 コイルの等価回路図
【符号の説明】
21はトルク伝達軸、22は第1の磁歪膜、23は第2の磁歪膜、25は第1のコイル、26は第2のコイル、27は検出回路、28はブリッジ回路、33は差動増幅器、35は定電流供給回路(定電流供給手段)、43はスイッチング回路(スイッチング手段)、51、52、53は感熱素子、54は磁歪膜、55はコイル、56は検出回路、57は増幅器、58はコンデンサ、64は感熱素子を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor including a magnetostrictive film formed on an outer peripheral surface of a torque transmission shaft and a coil for detecting a change in permeability of the magnetostrictive film.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 9 shows simplified mechanical components in the torque sensor. A plurality of first magnetostrictive films 2 having a strip shape are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft 1 in an inclined state (parallel to each other) by 45 ° with respect to the shaft center. A plurality of second magnetostrictive films 3 are formed in a state (parallel to each other) shifted by 90 ° from the first magnetostrictive film 2. As a result of such an arrangement, in a state where torque is applied to the torque transmission shaft 1, a compressive force is applied to one of the magnetostrictive films 2 and 3, and a tensile force is applied to the other. As a result, magnetostriction is caused by the inverse magnetostrictive effect. The permeability of one of the films 2 and 3 increases and the permeability of the other decreases. Actually, the magnetostrictive films 2 and 3 are formed at a higher density than the state shown in FIG.
[0003]
In order to detect such a change in permeability, a known sensor head 4 is provided. The sensor head 4 includes a first coil 5 disposed coaxially with a predetermined gap around the first magnetostrictive film 2 and a second magnetostrictive film 3 around the first magnetostrictive film 3. And a second coil 6 arranged coaxially with a predetermined gap.
[0004]
FIG. 10 shows a configuration of a detection circuit 7 for detecting torque from the change in magnetic permeability. The detection circuit 7 includes a bridge circuit 11 in which a series circuit 8 of the first coil 5 and a resistor 7 and a series circuit 10 of the second coil 6 and a resistor 9 are connected in parallel, and the bridge circuit. Switching means 12 that intermittently switches a current flowing through the bridge circuit 11 and flows a high-frequency current through the bridge circuit 11.
[0005]
The switching means 12 includes a switching element 12a and a driving circuit 12b that drives the switching element 12a at a high frequency.
The voltages at the midpoints 8a and 10a of the series circuits 8 and 10 of the bridge circuit 11 are differentially amplified by the differential amplifier 13 and rectified by the rectifier circuit 14. A signal Ts (voltage level) output through the rectifier circuit 14 is a signal corresponding to the torque.
[0006]
Incidentally, the first and second coils 2 and 3 generally formed of a copper wire have an internal resistance R0 as can be seen from FIG. 11 showing an equivalent circuit thereof. In the circuit of FIG. 10 that supplies current, the resistance value of the resistor R0 increases as the temperature increases, the supply current decreases, and the level of the output signal Ts of the detection circuit 14 decreases.
As described above, the conventional torque sensor has a problem that the torque detection accuracy is deteriorated in an environment where there is a temperature change.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a torque sensor in which the torque detection accuracy does not decrease even when the ambient temperature changes.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, the first and second magnetostrictive films are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft, the first and second magnetostrictive films having the magnetic permeability changing in opposite directions in the torque acting state. In the first coil and the second coil that detect the magnetic permeability change of the film, the first coil and the second coil are provided, and the detection circuit detects the torque from the magnetic permeability change.
The detection circuit includes:
A bridge circuit in which a series circuit of the first coil and a resistor and a series circuit of the second coil and a resistor are connected in parallel;
Constant current supply means for detecting the current flowing in the bridge circuit and making the current constant;
Switching means for intermittently switching a current flowing through the bridge circuit and causing a high-frequency current to flow through the bridge circuit;
It is characterized by comprising a differential amplifier that differentially amplifies the voltage at the midpoint of each series circuit of the bridge circuit and outputs a signal corresponding to the torque.
[0009]
In the first aspect of the invention, since the current flowing through the bridge circuit is detected and the current flowing through the bridge circuit is made constant, the internal resistance values of the first and second coils change due to changes in the ambient temperature. However, a constant current always flows through the bridge circuit, so that the torque detection accuracy does not deteriorate even if the ambient temperature changes.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, the first and second magnetostrictive films are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft, the first and second magnetostrictive films having the magnetic permeability changing in opposite directions in the torque acting state. In the first coil and the second coil that detect the magnetic permeability change of the film, the first coil and the second coil are provided, and the detection circuit detects the torque from the magnetic permeability change.
The detection circuit includes:
A bridge circuit in which a series circuit of the first coil and a resistor and a series circuit of the second coil and a resistor are connected in parallel;
Switching means for intermittently switching a current flowing through the bridge circuit and causing a high-frequency current to flow through the bridge circuit;
A differential amplifier that differentially amplifies the voltage at the midpoint of each series circuit of the bridge circuit and outputs a signal corresponding to the torque;
It is characterized by comprising a thermal element having a negative temperature / resistance characteristic interposed between the switching means and the midpoint of each series circuit of the bridge circuit.
[0011]
In the second aspect of the invention, since the thermal element having negative temperature / resistance characteristics is interposed between the switching means and the midpoint of each series circuit of the bridge circuit, the ambient temperature rises. Even if the internal resistance values of the first and second coils increase, the resistance value of the thermosensitive element decreases, so that a constant current always flows through the bridge circuit, and the torque detection accuracy may decrease. Absent.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, in FIG. 3, the mechanical components of the torque sensor are shown in a simplified manner. A plurality of first magnetostrictive films 22 having a strip shape are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft 21 in an inclined state (parallel to each other) by 45 ° with respect to the shaft center. A plurality of second magnetostrictive films 23 formed are formed in a state (parallel to each other) that is shifted from the first magnetostrictive film 22 by 90 °. As a result of such an arrangement, in a state where torque is applied to the torque transmission shaft 21, a compressive force is applied to one of the magnetostrictive films 22 and 23, and a tensile force is applied to the other. As a result, magnetostriction is caused by the inverse magnetostrictive effect. The permeability of one of the films 22 and 23 increases, and the permeability of the other decreases. In practice, the magnetostrictive films 22 and 23 are formed at a higher density than the state shown in FIG.
[0015]
In order to detect such a change in magnetic permeability, a known sensor head 24 is provided. The sensor head 24 includes a first coil 25 and a second magnetostrictive film 23 which are coaxially arranged around the first magnetostrictive film 22 with a predetermined gap therebetween. And a second coil 26 arranged coaxially with a predetermined gap.
[0016]
FIG. 1 shows a configuration of a detection circuit 27 for detecting torque from the change in magnetic permeability. In this detection circuit 27, the bridge circuit 28 is configured by connecting a series circuit 30 of the first coil 25 and a resistor 29 and a series circuit 32 of the second coil 26 and a resistor 31 in parallel. ing. The midpoints 30a and 32a of the series circuits 30 and 32 of the bridge circuit 28 are connected to the input terminals of the differential amplifier 33. The differential amplifier 33 is connected to the midpoint 30a of the series circuits 30 and 32. , 32a are differentially amplified and output. This output is rectified by the rectifier circuit 34. A signal Ts (voltage level) output through the rectifier circuit 34 is a signal corresponding to the torque.
[0017]
The bridge circuit 28 is supplied with a constant current from a constant current supply circuit 35 which is a constant current supply means. In the constant current supply circuit 35, a detection resistor 36 for detecting a current flowing through the bridge circuit 28 is connected between the bridge circuit 28 and the ground, and the voltage ( The point a) has the waveform shown in FIG. The detected voltage is smoothed and averaged by the resistor 37 and the capacitor 38 (the waveform (point b) is shown in FIG. 2B), and this smoothed voltage is applied to the inverting input terminal (−) of the operational amplifier 39. The operational amplifier 39 compares the smoothed voltage with the set voltage from the reference voltage setting circuit 40 input to the non-inverting input terminal (+), and operates so that the difference between the two is always close to zero. The base current of the PNP transistor 42 is controlled by controlling the collector current of the NPN transistor 41. As a result, the supply current Id, which is the collector current of the transistor 42, is controlled to a constant value and operates as a constant current power source.
[0018]
The supply current Id is converted to a high frequency current by the switching circuit 43 serving as switching means and supplied to the bridge circuit 28. The switching circuit 43 includes a PNP transistor 44 and a driving circuit 45 as switching elements. The drive circuit 45 includes an NPN-type transistor 46 that controls on / off of the transistor 44. The transistor 46 operates by inputting a rectangular wave frequency signal (clock) to the base to control the on / off of the transistor 46. To do.
[0019]
According to the present embodiment, the constant current supply circuit 35 is provided to detect the current flowing through the bridge circuit 28, and the current flowing through the bridge circuit 28 is made constant. Even if the internal resistance values of the second coils 25 and 26 change, a constant current always flows through the bridge circuit 28, and the torque detection accuracy does not deteriorate.
[0020]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the detection circuit 50 is different from that of the first embodiment. That is, the switching circuit 43, the thermal element 51, and the bridge 28 are connected in order between the DC power source Vd and the ground. The differential amplifier 33 and the switching circuit 43 are schematically shown. The thermal element 51 is composed of a thermistor having negative temperature / resistance characteristics, and the resistance value decreases as the temperature increases.
[0021]
According to the second embodiment, the thermal element 51 having negative temperature / resistance characteristics is interposed between the switching circuit 43 and the midpoints 30a and 32a of the series circuits 30 and 32 of the bridge circuit 26. Therefore, even if the ambient temperature rises and the internal resistance values of the first and second coils 25 and 26 increase, the resistance value of the thermal element 51 decreases, so that a substantially constant current always flows through the bridge circuit 28. Thus, the torque detection accuracy does not decrease.
[0022]
As shown in FIG. 5 showing the third embodiment of the present invention, a thermal element 52 having a negative temperature / resistance characteristic is interposed between the coil 25 and the midpoint 30a, and the negative temperature / resistance is also the same. The heat sensitive element 53 having characteristics may be interposed between the coil 26 and the midpoint 32a. Also in this embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained. That is, the thermal element may be configured to be interposed between the switching circuit 43 and the midpoints 30a and 32a of the series circuits 30 and 32 of the bridge circuit 26.
[0023]
6 and 7 show a first reference example . In the first reference example , a magnetostrictive film 54 is formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft 21, and one coil 55 for detecting a change in permeability of the magnetostrictive film 54 is provided. The detection circuit 56 is composed of an oscillation circuit. That is, the coil 55, the capacitor 58, and the gain adjusting resistor 59 are connected in series between the input and output of the inverting amplifier 57, and another gain adjustment is provided between the input and output of the amplifier 57. 60 are connected. Capacitors 61 and 62 are respectively connected between both ends of the series circuit of the coil 55 and the capacitor 58 and the ground. Further, an inverting amplifier 63 is connected to the output side of the amplifier 57. The detection circuit 56 is configured as an oscillation circuit that outputs a signal Sf having an oscillation frequency corresponding to the torque by series resonance that is fed back from the output of the amplifier 57 to the input.
[0024]
In this case, if the oscillation frequency fc is L, the inductance of the coil 55 and the capacitance of the capacitor 58 are C,
[Expression 1]
Figure 0003682446
Therefore, the oscillation frequency fc is changed by the change of the inductance L with respect to the change of the torque, and the torque can be detected. In addition, a change in the internal resistance value of the coil 55 due to a change in temperature slightly affects the feedback rate, but there is substantially no problem. In addition, the power consumption of the detection circuit 56 can be reduced, and the configuration is simplified.
In this case, as shown in FIG. 8 shown as the second reference example , in addition to the coil 55 and the capacitor 58, a thermal element 64 having negative temperature / resistance characteristics may be connected in series between the input and output of the amplifier 57. good. According to the second reference example , the feedback factor with respect to the temperature change can be made substantially constant by the thermal element 63, and the decrease in the torque detection accuracy due to the temperature change can be eliminated.
[0025]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention can eliminate a decrease in torque detection accuracy even when the ambient temperature changes.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a detection circuit according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a voltage waveform diagram at a point a of the detection circuit, and FIG. 1B is a voltage waveform diagram at a point b of the detection circuit. FIG. 3 is a schematic front view of a mechanical component. FIG. 4 is a schematic diagram of a detection circuit showing a second embodiment of the invention. FIG. 5 is a diagram corresponding to FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 3 showing a first reference example . FIG. 7 is a diagram showing a detection circuit. FIG. 8 is a diagram showing a detection circuit showing a second reference example . FIG. Fig. 10 Equivalent to Fig. 4 Fig. 11 Equivalent circuit diagram of coil
21 is a torque transmission shaft, 22 is a first magnetostrictive film, 23 is a second magnetostrictive film, 25 is a first coil, 26 is a second coil, 27 is a detection circuit, 28 is a bridge circuit, and 33 is differential. Amplifier 35, constant current supply circuit (constant current supply means), 43 switching circuit (switching means), 51, 52, 53 thermal element, 54 magnetostrictive film, 55 coil, 56 detection circuit, 57 amplifier , 58 are capacitors, and 64 is a thermal element.

Claims (2)

トルク伝達軸の外周面に対し、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第1及び第2の磁歪膜を形成し、その第1及び第2の磁歪膜の透磁率変化を検出する第1のコイル及び第2のコイルを設け、この第1及び第2のコイルを備えて上記透磁率の変化からトルクを検出する検出回路を備えたものにおいて、
前記検出回路は、
前記第1のコイルと抵抗との直列回路と、前記第2のコイルと抵抗との直列回路とを並列に接続したブリッジ回路と、
このブリッジ回路に流れる電流を検出して電流を一定化する定電流供給手段と、
前記ブリッジ回路に流す電流を断続的にスイッチングして該ブリッジ回路に高周波電流を流すスイッチング手段と、
前記ブリッジ回路の各直列回路の中点の電圧を差動増幅してトルクに応じた信号を出力する差動増幅器とを備えて構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
First and second magnetostrictive films are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft so that the magnetic permeability changes in the opposite direction to each other when the torque is applied, and changes in the magnetic permeability of the first and second magnetostrictive films are detected. The first coil and the second coil are provided, the first coil and the second coil are provided, and the first coil and the second coil are provided, and the detection circuit detects the torque from the change in the magnetic permeability.
The detection circuit includes:
A bridge circuit in which a series circuit of the first coil and a resistor and a series circuit of the second coil and a resistor are connected in parallel;
Constant current supply means for detecting the current flowing in the bridge circuit and making the current constant;
Switching means for intermittently switching a current flowing through the bridge circuit and causing a high-frequency current to flow through the bridge circuit;
A torque sensor comprising: a differential amplifier that differentially amplifies a voltage at a midpoint of each series circuit of the bridge circuit and outputs a signal corresponding to torque.
トルク伝達軸の外周面に対し、トルク作用状態で透磁率が相互に逆方向に変化する第1及び第2の磁歪膜を形成し、その第1及び第2の磁歪膜の透磁率変化を検出する第1のコイル及び第2のコイルを設け、この第1及び第2のコイルを備えて上記透磁率の変化からトルクを検出する検出回路を備えたものにおいて、
前記検出回路は、
前記第1のコイルと抵抗との直列回路と、前記第2のコイルと抵抗との直列回路とを並列に接続したブリッジ回路と、
前記ブリッジ回路に流す電流を断続的にスイッチングして該ブリッジ回路に高周波電流を流すスイッチング手段と、
前記ブリッジ回路の各直列回路の中点の電圧を差動増幅してトルクに応じた信号を出力する差動増幅器と、
前記スイッチング手段から前記ブリッジ回路の各直列回路の中点との間に介在された負の温度・抵抗特性をもつ感熱素子と
を備えて構成されていることを特徴とするトルクセンサ。
First and second magnetostrictive films are formed on the outer peripheral surface of the torque transmission shaft so that the magnetic permeability changes in the opposite direction to each other when the torque is applied, and changes in the magnetic permeability of the first and second magnetostrictive films are detected. The first coil and the second coil are provided, the first coil and the second coil are provided, and the first coil and the second coil are provided, and the detection circuit detects the torque from the change in the magnetic permeability.
The detection circuit includes:
A bridge circuit in which a series circuit of the first coil and a resistor and a series circuit of the second coil and a resistor are connected in parallel;
Switching means for intermittently switching a current flowing through the bridge circuit and causing a high-frequency current to flow through the bridge circuit;
A differential amplifier that differentially amplifies the voltage at the midpoint of each series circuit of the bridge circuit and outputs a signal corresponding to the torque;
A torque sensor comprising: a thermosensitive element having negative temperature / resistance characteristics interposed between the switching means and a midpoint of each series circuit of the bridge circuit.
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