JP6164608B2

JP6164608B2 - トルクセンサ

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Publication number: JP6164608B2
Application number: JP2013125866A
Authority: JP
Inventors: 太輔後藤; 康弘湯浅; 坂元　和也; 和也坂元
Original assignee: Amiteq Co Ltd
Current assignee: Amiteq Co Ltd
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-06-14
Also published as: JP2015001438A

Description

この発明は２軸間の相対的回転位置を検出するトルクセンサに関し、特に、１次コイルと２次コイルを用いた誘導型センサの検出要素としての１次コイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなるトルクセンサに関し、例えば自動車のパワーステアリング軸に負荷されるねじり負荷を検出するためのトルクセンサとしての用途に適したものである。

トーションバーを介して連結された入力軸及び出力軸に発生するトルクを、該入力軸及び出力軸間のねじれ量（相対回転位置）として検出するトルクセンサが公知である。例えば、下記特許文献１及び特許文献２には、円周方向に複数の開口窓を２列で設けたアルミニウム製つまりは非磁性導電部材からなる円筒体をそれぞれ入力軸及び出力軸に取り付け、両円筒体における２列の開口窓列が互いに重なり合うように配置されてなり、また前記各開口窓列に対応して検出コイルをそれぞれ配置することで、ねじれ量（相対回転位置）に応じた各列における開口窓の重なりの変化を前記２つの検出コイルによって検出するようにした所謂ダブルシャッタ式のトルクセンサが示されている。

また、下記特許文献３及び特許文献４において、所謂シングルシャッタ式のトルクセンサが示されている。この特許文献３及び特許文献４に示されているシングルシャッタ式のトルクセンサは、円周方向に複数の溝を形成してなるギア歯加工された入力軸に対して、円周方向に複数の開口窓を２列で設けたアルミニウム製の円筒体を取り付けた出力軸を、前記複数の溝と前記２列の開口窓列とが互いに重なり合うように配置されてなり、また前記開口窓列に対応して検出コイルをそれぞれ配置することで、ねじれ量（相対回転位置）に応じた各列における前記開口窓と前記複数の溝との重なりの変化を前記２つの検出コイルによって検出することのできるようにしている。

上記いずれのタイプのトルクセンサにおいても、従来のものは、コイル励磁のための交流信号源を専用に具備し、該交流信号源から発生された交流信号をコイルに印加することで該コイルを交流励磁する。そのため、検出用コイルを組み込んだ検出回路とは別に、専用の励磁用交流信号発振器を設けなければならなかった。

一方、ＬＣ発振回路の原理を利用して、検出要素としてのコイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込むことにより、専用の励磁用交流信号源を不要にした近接センサも知られている（例えば特許文献５）。この種の自励発振型の近接センサは、専用の励磁用交流信号源を設ける必要がないため、装置構成を小型化することができるので有利である。しかし、従来の自励発振型の近接センサは、検出対象の近接に応じた発振周波数の変動を検出する構成からなっているため、周波数弁別回路が必要であった。また、従来の自励発振型の近接センサは、発振周波数の変動を検出するのに適した構成ではあったが、発振出力信号の振幅レベルに基づき検出対象の位置を検出できる構成とはなっておらず、トルクセンサへの応用もできていなかった。

特開平８−１１４５１８号特許第３３４６１０２号特許第３３４６０８５号特許第３３８７３３７号特開平１０−１７３４３７号

本発明の主たる目的は、１次コイルと２次コイルを用いた誘導型センサからなるトルクセンサにおいて、全体的な装置構成の簡略化及び小型化を促進することである。この目的達成のための主たるアプローチは、誘導型センサの検出要素としての１次コイルを自励発振回路のインダクタンス要素として組み込んだ構成からなるトルクセンサを提供することにある。

本発明に係るトルクセンサは、トーションバーを介して同軸的に連結された第１及び第２の回転軸間に発生する該トーションバー軸周りの捻れトルクを検出するトルクセンサであって、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルからなる１組の１次コイル及び２次コイルを含む少なくとも１つのコイル部、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答してインダクタンス変化を該２次コイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成したセンサ部と、前記少なくとも１つのコイル部に含まれる前記１次コイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記１次コイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、その発振周波数を数百ｋＨｚ以上の高周波数帯域に設定しているものと、前記２次コイル出力信号の振幅レベルに基づきトルク検出信号を出力する出力回路とを備える。

本発明によれば、誘導型トルクセンサにおける励磁用の１次コイルそれ自体を自励発振回路内にそのインダクタンス要素として組み込んでいるので、励磁用の発振回路の構成を簡単化することができる。そのようなトルクセンサにおいて、自励発振周波数を数百ｋＨｚ以上の高周波数帯域に設定することにより、検出出力ゲインを大きくとれるように構成することで、自励発振タイプセンサの２次コイル出力信号の振幅レベルに基づきトルク検出信号を出力する構成を実効ならしめ、もって、周波数弁別によらない、シンプルな振幅レベル弁別によるトルク検出を可能としている。また、１次コイルと２次コイルを使用する誘導型のトルクセンサであるため、１次コイルのみからなる可変インピーダンスタイプのトルクセンサに比べて、出力レベルを効率よく取り出すことができ、精度の良いトルク検出を行うことができる。

さらに、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイル（プリントコイル）からなるものを用いるので、コイル構成を簡素化することができ、トルクセンサ全体の小型化に寄与する。なお、フラットコイル（プリントコイル）は巻数が少ないので、磁束量が少なく、一般的には、検出出力ゲインを大きくとることが困難である。しかし、本発明によれば、１次コイルと２次コイルを使用する誘導型のトルクセンサであるため、１次コイルのみからなる可変インピーダンスタイプのトルクセンサに比べて、出力レベルを効率よく取り出すことができ、精度の良いトルク検出を行うことができる。加えて、自励発振周波数を高く設定する（すなわち数百ｋＨｚ程度あるいはそれ以上）ことにより、前述のように検出出力ゲインを大きくとることができるものとしているしたがって、本願発明によれば、自励発振タイプセンサでありながら、プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルを１次及び２次コイルとして用いることにより更に簡素化した構成を採用することを可能にし、その場合に、不足しがちな磁束を補うことができる、という従来技術では解決できなかった課題を解決することができる。

一例として、前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた円筒形状をなしており、ぞれぞれの円筒が重なり前記窓パターンが対向するように配置されているものであってよい。

一例として、前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ２系列の前記窓パターンを有し、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応じて前記第１及び第２の磁気応答部材の前記窓パターンの重なり具合が変化し、この前記窓パターンの重なり具合の変化は、前記２系列の間で逆特性を示すように構成されており、前記窓パターンの各系列に対応して、前記１セットのコイル部が個別に設けられ、かつ、前記自励発振回路がそれぞれ設けられるようにしてよい。

本発明の実施例に係るトルクセンサの側断面図。図１におけるセンサ部の第１及び第２磁気応答部材の分解斜視図。図１におけるセンサ部の第１及び第２の磁気応答部材の組み合わせを抽出して示す側面図。（ａ）は図１におけるセンサ部の第１センサ基板の構成例を示す正面図、（ｂ）は同センサ部の第２センサ基板の構成例を示す正面図、（ｃ）はセンサ基板の一部を略示する拡大断面図。（ｄ）はセンサ基板における１つのフラットコイル層の正面図。本実施例に係るトルクセンサの検出回路部の構成例を示すブロック図。センサ部の１次コイルをインダクタンス要素として組み込んだ自励発振回路の一例を示す回路図。第１系列及び第２系列のトルク検出信号の値と検出トルク（相対回転位置）との間の相関関係の一例を示すグラフ。

図１は、本発明の第１実施例に係るトルクセンサの側断面図である。図１において、この実施形態に係るトルクセンサはセンサ部１０と検出回路部とで構成されてなり、自動車のステアリングシャフトのトーションバーＴに負荷されるねじれトルクを検出する。公知のように、ステアリングシャフトにおいては例えば丸棒の入力軸（第１の回転軸）１と出力軸（第２の回転軸）２の各磁性シャフト（例えば鉄などの磁性部材からなる）がトーションバーＴを介して同軸的に連結されており、これら入力軸１及び出力軸２はトーションバーＴによるねじれ変形の許す限りの限られた角度範囲（例えば最大でも＋９度〜−９度程度の範囲）で相対的に回転しうるようになっている。検出回路部は、センサ基板部２０、２１に配置された後述するような複数の回路要素で構成される。また、センサ部１０の一部品である１次及び２次コイルは、後述するように、フラットコイルの形態で、センサ基板部２０、２１に組み込まれている。後述するように、各センサ基板部２０、２１は、それぞれが１組の１次コイル及び２次コイルを含むコイル部１１，１２を構成している。

センサ部１０は、前記コイル部１１，１２と、入力軸（第１の回転軸）１に連結された第１の磁気応答部材３、出力軸（第２の回転軸）２に連結された第２の磁気応答部材４とで構成される。第１及び第２の磁気応答部材３，４は、公知の磁気応答性材質で構成されており、例えば、良導電性かつ非磁性（反磁性）の材質（例えば、アルミニウムあるいは銅など）及び磁性体（例えば鉄）の少なくとも一方の材質で構成される。この実施例では、図２に示すように、入力軸１に連結される第１の磁気応答部材３は、円周方向に２系列の複数の開口窓３ａ，３ｂ（窓パターン）を形成した円筒形状をなしており、導電性かつ非磁性（反磁性）の材質（例えばアルミニウム）からなる。また、図２に示すように、出力軸２に連結される第２の磁気応答部材４は、円周方向に２系列の複数の開口窓４ａ，４ｂ（窓パターン）を形成した円筒形状をなしており、磁性材質（例えば鉄）からなる。

第１の磁気応答部材３においては、開口窓３ａの系列（第１の系列）と、開口窓３ｂの系列（第２の系列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度の１／２サイクルの位相ずれを持つように開口窓３ａ，３ｂ（窓パターン）が形成（配置）されている。一方、第２の磁気応答部材４においては、開口窓４ａの系列（第１の系列）と、開口窓４ｂの系列（第２の系列）とは、開口窓の繰り返しサイクルに関して、丁度、同相となるように開口窓列が形成（配置）されている。

図１に示すように組み立てられた状態において、第１の磁気応答部材３の円筒内に第２の磁気応答部材４の円筒が入り込み、第１及び第２の磁気応答部材３、４における開口窓３ａ、４ａの系列（第１系列）が重なる一方で、開口窓３ｂ、４ｂの系列（第２系列）が重なる。図３は、組み立てられた状態における第１の磁気応答部材３と第２の磁気応答部材４の組み合わせ状態を抽出して示す図である。トーションバーＴのねじれ角の変化に対応する各系列の開口窓３ａ、４ａ及び３ｂ、４ｂの重なり具合が変化する。

センサ部１０において、各系列の開口窓３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂの配列に対応して、センサ基板２０、２１が配置される。各センサ基板２０、２１は、全体的に円板状（詳しくはリング状）を成しており、第１の磁気応答部材３の部分に嵌挿され、図示しないセンサケーシングに固定される。図４（ａ）に示すように、第１系列の開口窓３ａ、４ａの部分に対応する第１センサ基板２０の開口１９の周囲を巻回するように、多層状のフラットコイルからなる第１のコイル部１１が配置されている。同様に、図４（ｂ）に示すように、第２系列の開口窓３ｂ、４ｂの部分に対応する第２センサ基板２１には、その開口１９の周囲を巻回するように、多層状のフラットコイルからなる第２のコイル部１２が配置されている。このように、各コイル部１１、１２は、アルミシャッターである円筒状の第１の磁気応答部材３の周囲において、非接触的に近接して配置され、鉄シャッターである円筒状の第２の磁気応答部材４は、第１の磁気応答部材３の内側に配置されている。これにより、アルミシャッターの開口窓３ａ，３ｂから露出する鉄シャッター（第２の磁気応答部材４）の磁性体部分に応じた、つまり、各系列の開口窓３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂの重なり具合に応じた、インダクタンスが各コイル部１１、１２に生じる。

図４（ｃ）は、第１センサ基板２０の開口１９の周囲に設けられる、軸方向に層を成した多層状のフラットコイルからなる第１のコイル部１１の一部を略示する拡大断面図である。１つのコイル部１１は６層のフラットコイル層１３〜１８で構成される。各フラットコイル層１３〜１８の間は絶縁層で隔てられている。図４（ｄ）は、１つのフラットコイル層１３を示す正面図であり、１つのフラットコイル（プリントコイル）ＦＣが開口１９の周囲に渦巻き状に形成されている。他のフラットコイル層１４〜１８も同様の構成である。２つのフラットコイル層１３及び１４のフラットコイルが直列接続され、第１のコイル部１１の１つの１次コイル（１１Ｐ）を構成する。残りの４つのフラットコイル層１５〜１８のフラットコイルが直列接続され、第１のコイル部１１の１つの２次コイル（１１Ｓ）を構成する。第２センサ基板２１に設けられる第２のコイル部１２も、第１のコイル部１１と同様に構成され、多層化されたフラットコイルからなる１つの１次コイル（１２Ｐ）及び１つの２次コイル（１２Ｓ）を具備する。このように、１次コイル（１１Ｐ，１２Ｐ）及び２次コイル（１１Ｓ，１２Ｓ）の各々を、多層状に重ねて配列された複数のフラットコイル部分を直列接続したものからなるように構成することにより、これによりインダクタンスを上げることができる。なお、フラットコイルに限らず、通常の巻線型のコイルで各コイルを構成することも可能である。

各磁気応答部材３，４における開口窓の配列パターンそれ自体は公知であるが、以下、簡単に説明する。第１の磁気応答部材３に設けられた一方の開口窓３ａの系列は、所定ピッチで繰り返し配列された、複数の開口窓３ａからなる。これに対応するように第２の磁気応答部材に設けられた一方の開口窓４ａの系列も同様の所定ピッチで繰り返し配列された、複数の開口窓４ａからなる。組み立てた状態において、開口窓３ａの系列と開口窓４ａの系列が同じ軸方向位置で重なるように構成されている。

第１の磁気応答部材３に設けられた他方の開口窓３ｂの系列も同様に、所定ピッチで繰り返し配列された、複数の開口窓３ｂからなり、これに対応するように第２の磁気応答部材４に設けられた他方の開口窓４ｂの系列も同様の所定ピッチで繰り返し配列された、複数の開口窓４ｂからなる。組み立てた状態において、開口窓３ｂの系列と開口窓４ｂの系列が同じ軸方向位置で重なるように構成されている。

公知のように、第１の磁気応答部材３の円筒と第２の磁気応答部材４の円筒との相対的回転位置つまりトーションバーＴのねじれ角に応じて、各列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合が変化する。開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が全く重なっていない状態では、第１の磁気応答部材（アルミシャッター）３の材質と第２の磁気応答部材（鉄シャッター）４の材質が交互に等ピッチで現れ、対応するコイル部１１（又は１２）のインダクタンスが最大となる。一方、開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が完全に重なっている状態では、第２の磁気応答部材（鉄シャッター）４の材質がすべて第１の磁気応答部材（アルミシャッター）３の材質によって遮蔽され、対応する該コイル１１（又は１２）のインダクタンスが最小となる。また、開口窓３ａと４ａ（又は３ｂと４ｂ）が半分重なっている状態では、磁気応答部材（アルミシャッター）３の開口窓３ａ（又は３ｂ）の半分に磁気応答部材（鉄シャッター）４の材質が露出し、対応するコイル部１１（又は１２）のインダクタンスが略中間値をとる。

前述のように、各系列における開口窓３ａ，４ａ，３ｂ，４ｂの重なり具合の変化は互いに逆特性となるように、開口窓の配置を適切にずらして設定している。例えば、トーションバーＴのねじれ角が０の状態において、第１の系列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合は丁度半分となり、第２の系列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合も丁度半分となるように、各開口窓列を形成（配置）する。そして、ねじれ角が０の状態から、時計方向にねじれ角が生じると、例えば、第１の系列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が減少してそれに対応する第１のコイル部１１のインダクタンスが増加するのに対して、第２の系列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が増加してそれに対応する第２のコイル部１２のインダクタンスが減少する。また、ねじれ角が０の状態から、反時計方向にねじれ角が生じると、第１の系列における開口窓３ａ，４ａの重なり具合が増加してそれに対応する第１のコイル部１１のインダクタンスが減少するのに対して、第２の系列における開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合が減少してそれに対応する第２のコイル部１２のインダクタンスが増加する。

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

図５は、本実施例に係るトルクセンサの検出回路部の構成例を示す。トルクセンサのセンサ部１０の一部品であるコイル部１１及び１２の各１次コイル１１Ｐ，１２Ｐは、インダクタンス要素として、それぞれに対応する自励発振回路３０ａ、３０ｂ内に組み込まれており、自励発振に寄与するのみならず、それ自身が発する交流磁場に応じて対応する２次コイル１１Ｓ，１２Ｓに誘導電圧が生じるように作用する。このことは、格別の（専用の）交流発振源を持たない、若しくは外部から励磁用交流信号を供給する必要がない、ので回路構成をかなり簡素化することができることを意味している。

図６は、第１のコイル部１１の１次コイル１１Ｐをインダクタンス要素として組み込んだ自励発振回路３０ａの一例を示す。自励発振回路３０ａは、並列ＬＣ回路４０と増幅器４１とで構成されたコルピッツ型発振回路である。並列ＬＣ回路４０は、検出対象の変位に応じてインダクタンスＬが変化する可変インダクタンスとして機能する前記コイル１１Ｐと、コンデンサ４２，４３とからなる。増幅器４１は、増幅素子としてのトランジスタ４４と、電源−コレクタ間の抵抗４５、エミッタ−接地間の抵抗４６、ベース電圧設定用の抵抗４７，４８を含む。なお、増幅素子は、トランジスタに限らず、ＦＥＴあるいはオペアンプ等任意の反転増幅素子を用いてよい。増幅器４１の入力端子ＩＮ（ベース入力）に並列ＬＣ回路４０の一方のコンデンサ４２とコイル１１の接続点の信号が入力し、増幅器４１の出力端子ＯＵＴ（コレクタ出力）が並列ＬＣ回路４０の他方のコンデンサ４３とコイル１１Ｐの接続点に入力する。なお、自励発振回路３０ａの基本構成は、図示のようなコルピッツ型発振回路に限らず、ハートレイ型発振回路であってもよい。

自励発振回路３０ａの共振周波数は高周波数帯域（例えば数百ｋＨｚ以上）に設定するとよい。そのように高い共振周波数に設定すると、１次コイルの高い励磁周波数に応じて誘導される２次コイル出力信号を整流回路で直流電圧変換した場合に十分なゲインを確保できるので、有利である。特に、プリント基板上に形成されたフラットコイルを用いる場合は、巻数を多く取ることができないので、励磁周波数を比較的高めに設定することでゲインを確保することは極めて有利に作用する。

図５に戻り、第１のコイル部１１において、１次コイル１１Ｐの励磁に応じて、対応する２次コイル１１Ｓにおいて第１の系列における磁気応答部材３、４の開口窓３ａ，４ａの重なり具合に応じた振幅レベルを持つ誘導出力信号が生じる。これは第１のコイル部１１による検出出力信号Ｓ１として整流回路３１ａに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ａの出力は、ゲイン調整回路３２ａでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ａで所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整されることで、第１系列に対応する所望の特性のトルク検出直流電圧信号ＤＶ１を得る。なお、差動増幅及びオフセット調整回路３３ａにおける差動増幅機能については追って説明する。これらの整流回路３１ａ、ゲイン調整回路３２ａ、差動増幅及びオフセット調整回路３３ａ等が、２次コイル１１Ｓの出力信号の振幅レベルに基づきトルク検出信号（ねじれ角検出信号若しくは相対回転位置検出信号）を出力する出力回路に相当する。一例として、第１系列に対応するトルク検出信号（ねじれ角検出信号）ＤＶ１の特性は図７に示すようなリニア特性となるように設計されているとする。別の例としては、トルク検出信号（ねじれ角検出信号若しくは相対回転位置検出信号）ＤＶ１の特性は、任意の非線形特性（例えばサイン特性あるいはコサイン特性など）であってもよい。このトルク検出直流電圧信号ＤＶ１を、アナログ信号のままで若しくはデジタル値に変換して利用することができる。

第２系列に対応する第２のコイル部１２の１次コイル１２Ｐをインダクタンス要素として組み込んだもう一方の自励発振回路３０ｂも図６と同様に構成される。上述と同様に、第２のコイル部１２において、１次コイル１２Ｐの励磁に応じて、対応する２次コイル１２Ｓにおいて第２の系列における磁気応答部材３、４の開口窓３ｂ，４ｂの重なり具合に応じた振幅レベルを持つ誘導出力信号が生じる。これは第２のコイル部１２による検出出力信号Ｓ２として整流回路３１ｂに入力され、その振幅レベルに応じた直流電圧に変換される。整流回路３１ｂの出力は、ゲイン調整回路３２ｂでゲイン調整され、それから、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｂで所望のオフセット電圧を加算（又は減算）してオフセット調整されることで、第２系列に対応する所望の特性のトルク検出直流電圧信号ＤＶ２を得る。前述の通り、第２系列のコイル部１２のインダクタンス変化は、第１系列のコイル部１１のインダクタンス変化と逆特性であるため、第２系列に対応するトルク検出信号（ねじれ角検出信号若しくは相対回転位置検出信号）ＤＶ２の特性は図７に示すようになる。

こうして、通常のトルクセンサで知られているような互いに逆特性の２系列のトルク検出信号（ねじれ角検出信号）ＤＶ１，ＤＶ２を得ることができる。知られているように、いずれか一方のトルク検出信号（ねじれ角検出信号）ＤＶ１又はＤＶ２を最終的なトルク検出信号として使用すればよい。

差動増幅及びオフセット調整回路３３ａ，３３ｂにおける差動増幅（差動合成）機能について説明する。ゲイン調整回路３２ａの出力ｄＶ１とゲイン調整回路３２ｂの出力ｄＶ２との関係は、前記信号ＤＶ１とＤＶ２との関係と同様に、逆特性である。差動増幅及びオフセット調整回路３３ａにおいては、ｄＶ１−ｄＶ２の差動演算を行い、その演算結果の電圧をオフセットすることで、検出信号ＤＶ１を得る。逆特性の（差動的な）検出信号ｄＶ１，ｄＶ２の差は検出対象トルク（ねじれ角若しくは相対的回転位置ｘ）を示しており、かつ、両信号ｄＶ１、ｄＶ２中に含まれる温度特性に依存する誤差変動成分αは理論的に同一値を示すため、該誤差変動成分αが差動演算によって差動演算結果中から除去されることとなり、得られる検出信号ＤＶ１は温度特性補償した正確な検出データとなる。同様に、差動増幅及びオフセット調整回路３３ｂにおいては、ｄＶ２−ｄＶ１の差動演算を行い、その演算結果の電圧をオフセットすることで、検出信号ＤＶ２を得る。この場合も、両信号ｄＶ１、ｄＶ２中に含まれる温度特性に依存する誤差変動成分αが差動演算によって差動演算結果中から除去されることとなり、得られる検出信号ＤＶ２は温度特性補償した正確な検出データとなる。

図５に示したような検出用の各回路は、センサ基板２０、２１上に適宜配置してよい。また、自励発振回路３０ａ，３０ｂは、１つだけ設け、２系列の１次コイル１１Ｐ，１２Ｐを直列（又は並列）接続して該１つの自励発振回路内に発振用インダクタンス要素として組み込むようにしてもよい。また、１つのコイル部１１だけを設け、１系列のトルク検出信号ＤＶ１のみを発生するように構成してもよい。

Ｔトーションバー
１入力軸（第１の回転軸）
２出力軸（第２の回転軸）
３第１の磁気応答部材
４第２の磁気応答部材
１ターゲット部（磁気応答部材）
１０センサ部
１１第１のコイル部
１２第２のコイル部
２０、２１センサ基板部
１１Ｐ，１２Ｐ１次コイル
１１Ｓ，１２Ｓ２次コイル
１３〜１８フラットコイル層
３０ａ，３０ｂ自励発振回路

Claims

トーションバーを介して同軸的に連結された第１及び第２の回転軸間に発生する該トーションバー軸周りの捻れトルクを検出するトルクセンサであって、
プリント基板上に渦巻き状に形成されたフラットコイルからなる１組の１次コイル及び２次コイルを含む少なくとも１つのコイル部、前記第１の回転軸に連結された第１の磁気応答部材、前記第２の回転軸に連結された第２の磁気応答部材を含み、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応答してインダクタンス変化を該２次コイルに生じさせるように前記第1及び第２の磁気応答部材を構成したセンサ部と、
前記少なくとも１つのコイル部に含まれる前記１次コイルとコンデンサによって構成された自励発振回路であって、該自励発振回路は、前記１次コイルを自励発振のためのインダクタンス要素として組み込んでなり、その発振周波数を数百ｋＨｚ以上の高周波数帯域に設定しているものと、
前記２次コイル出力信号の振幅レベルに基づきトルク検出信号を出力する出力回路と
を備えるトルクセンサ。
前記出力回路は、前記２次コイルの出力信号を整流する整流回路と、前記整流回路の出力直流信号のレベルをオフセット調整すると共に、そのゲインを調整する回路を含む、請求項１のトルクセンサ。
１つの前記１次又は２次コイルを構成する前記フラットコイルは多層状に重ねて配列された複数フラットコイル部分を直列接続したものからなる、請求項１又は２のトルクセンサ。
前記少なくとも１つのコイル部、前記自励発振回路のうち少なくとも１つに含まれる回路要素を配置した回路基板が、前記回転軸の軸方向に対して垂直をなすように配置されている、請求項１乃至３のいずれかに記載のトルクセンサ。
前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ円周方向に複数の窓パターンを備えた円筒形状をなしており、ぞれぞれの円筒が重なり前記窓パターンが対向するように配置されている、請求項１乃至４のいずれかに記載のトルクセンサ。
前記第１及び第２の磁気応答部材は、それぞれ２系列の前記窓パターンを有し、前記第１及び第２の回転軸の相対的回転位置に応じて前記第１及び第２の磁気応答部材の前記窓パターンの重なり具合が変化し、この前記窓パターンの重なり具合の変化は、前記２系列の間で逆特性を示すように構成されており、
前記窓パターンの各系列に対応して、前記コイル部が個別に設けられ、
前記出力回路は、各コイル部の２次コイル出力信号の振幅レベルに基づき２系列のトルク検出信号を出力する、請求項５に記載のトルクセンサ。
前記出力回路は、前記２系列のトルク検出信号を差動的に合成するための回路を含む、請求項６に記載のトルクセンサ。
前記各コイル部の１次コイルが２つの前記自励発振回路内に個別に組み込まれている、請求項６又は７に記載のトルクセンサ。
前記各コイル部の１次コイルが１つの前記自励発振回路内に組み込まれている、請求項６又は７に記載のトルクセンサ。