JP6368692B2 - トルク測定用センサ - Google Patents

Description

本発明は、各種機械装置に組み込んで使用され、例えば円盤状の被検出部材に加わるトルクを測定可能とした磁歪式のトルク測定用センサに関する。

自動車の分野では、近年、パワートレイン（動力伝達機構）を構成するトルク伝達部材により伝達しているトルクを測定し、その測定結果を利用して動力源（エンジン、電動モータ）の出力制御や変速機の変速制御を実行するシステムの開発が進んでいる。

一方、特許文献１には、歯車等の円盤状の被検出部材により伝達しているトルクを測定する装置として、前記被検出部材の軸方向側面に磁歪材を固定すると共に、前記磁歪材にセンサを対向させた、磁歪式のものが記載されている。この磁歪式のトルク測定装置の場合、前記被検出部材がトルクを伝達する際に、前記被検出部材と共に前記磁歪材に、前記トルクに応じた応力が加わると、逆磁歪効果に基づいて、前記磁歪材の透磁率が変化する。この為、前記センサにより前記透磁率の変化を検出する事によって、前記トルクを測定する事ができる。

しかしながら、特許文献１に記載された従来構造の場合には、トルクを感度良く測定する為に、前記被検出部材の軸方向側面のうち、前記磁歪材を固定する部分に複数のリブ（単位トルク当たりの透磁率変化を大きくする為の部位）を形成する必要がある。従って、これら各リブを形成する為のコストが嵩む。

特開２００３−２４０６５３号公報

本発明は、上述の様な事情に鑑み、被検出部材に加わるトルクを測定可能とした磁歪式のトルク測定装置に関して、前記被検出部材の軸方向側面の形状を特別工夫しなくても、トルクを感度良く測定できるトルク測定用センサの構造を実現すべく発明したものである。

本発明のトルク測定用センサは、トルクを負荷される被検出部材の軸方向側面に設けられ、前記トルクに応じた捩り応力が加わる事により透磁率を変化させる被検出部に対して、前記被検出部材の軸方向に対向させた状態で使用される。
この様な本発明のトルク測定用センサは、前記被検出部材の軸方向に積層配置された４つのコイル層を備えている。
又、前記各コイル層はそれぞれ、前記被検出部材の円周方向に並べて配置された複数個の検出コイルを備えている。
又、前記各コイル層のうち、何れか２つのコイル層を構成する各検出コイルはそれぞれ、前記被検出部材の中心軸を中心とする放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程、前記被検出部材の円周方向片側に向かう方向に（好ましくは４０〜５０゜、より好ましくは４５゜）傾斜した片側傾斜辺部を有している。
又、前記各コイル層のうち、残りの２つのコイル層を構成する各検出コイルはそれぞれ、前記被検出部材の中心軸を中心とする放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程、前記被検出部材の円周方向他側に向かう方向に（好ましくは４０〜５０゜、より好ましくは４５゜）傾斜した他側傾斜辺部を有している。
又、前記何れか２つのコイル層のうちの一方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部と、前記何れか２つのコイル層のうちの他方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部と、前記残りの２つのコイル層のうちの一方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部と、前記残りの２つのコイル層のうちの他方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部とを、それぞれ四辺に配置したブリッジ回路が構成されている。
そして、このブリッジ回路は、交流電圧を印加した状態で、前記被検出部材に負荷されるトルクに応じた中点電位差を発生する。

上述の様に構成する本発明のトルク測定用センサによれば、被検出部材の軸方向側面の形状を特別工夫しなくても、前記被検出部材に負荷されるトルクを感度良く測定する事ができる。
本発明の場合、前記被検出部材にトルクが負荷されると、前記被検出部材の被検出部には、前記トルクに応じた捩り応力が加わる。即ち、前記被検出部には、前記被検出部材の中心軸を中心とする放射方向に対して４５゜方向の引っ張り応力（＋σ）と、これと直交する方向の圧縮応力（−σ）とが作用する。そして、前記引っ張り応力（＋σ）が作用する方向で、前記被検出部の透磁率が増加し、前記圧縮応力（−σ）が作用する方向で、前記被検出部の透磁率が減少する（逆磁歪効果）。
一方、本発明のトルク測定用センサの場合、ブリッジ回路を構成する４つのインピーダンス部のうち、何れか２つのインピーダンス部を構成する（４つのコイル層のうち、何れか２つのコイル層を構成する）各検出コイルは、前記被検出部材の中心軸を中心とする放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程、前記被検出部材の円周方向片側に向かう方向に（例えば４５゜）傾斜した片側傾斜辺部を有している。これに対し、残りの２つのインピーダンス部を構成する（残りの２つのコイル層を構成する）各検出コイルは、前記放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程、前記被検出部材の円周方向他側に向かう方向に（例えば４５゜）傾斜した他側傾斜辺部を有している。この為、前記被検出部材にトルクが負荷された場合に、前記何れか２つのインピーダンス部を構成する各検出コイルのインダクタンス（前記何れか２つのインピーダンス部のインピーダンス）は効率良く増大（又は減少）し、又、前記残りの２つのインピーダンス部を構成する各検出コイルのインダクタンス（前記残りの２つのインピーダンス部のインピーダンス）は効率良く減少（又は増大）する。
従って、本発明のトルク測定用センサの場合には、前記被検出部材に負荷される単位トルク当たりの、ブリッジ回路の中点電位差の変化量を大きくする事ができる。この結果、前記被検出部材の軸方向側面の形状を特別工夫しなくても、前記被検出部材に負荷されるトルクを感度良く測定する事ができる。

本発明の実施の形態の第１例を、使用状態で模式的に示す断面図。 軸方向に積層配置された第一〜第四コイル層を軸方向（図１の右方）から見た図。 第一〜第四コイル層の分解斜視図。 第一〜第四コイル層をそれぞれ単体で軸方向（図１の右方）から見た図。 図４の（Ａ）（Ｄ）の上端部を拡大して示す図（Ａ）、及び、図４の（Ｂ）（Ｃ）の上端部を拡大して示す図（Ｂ）。 トルク測定用センサを構成するブリッジ回路を示す図。 本発明のトルク測定用センサの具体的な使用例の１例を、一部を省略して示す半部断面図。

［実施の形態の１例］
本発明の実施の形態の１例に就いて、図１〜６を参照しつつ説明する。
本例のトルク測定用センサ１は、例えば図１に略示する様な被検出部材２と共に、トルク測定装置を構成する。

前記被検出部材２は、各種機械装置を構成する（例えば、自動車のパワートレインを構成する）、歯車、プーリ、フライホイール、スプロケット、継手用フランジ、或いは、エンジンのクランクシャフトとトルクコンバータのケースとをトルク伝達可能に連結するドライブプレート等の、トルクを負荷（伝達）される円盤状の部材であり、所定の使用箇所に組み付けられている。前記被検出部材２は、被検出部３を有しており、且つ、少なくとも前記被検出部３を含む一部分又は全体を、磁歪特性を有する材料により造られている。特に、本例の場合には、前記磁歪特性を有する材料として、磁歪特性の良い鉄鋼｛純鉄や、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、ＳＮＣＭ（ニッケルクロムモリブデン鋼）等の鉄系合金鋼や、炭素鋼｝を使用している。又、本例の場合には、前記被検出部材２の軸方向片側面（図１の右側面）のうちの径方向一部分（図１の点Ｐ、Ｑ同士の間に挟まれた、前記被検出部材２と同軸の部分）を、前記被検出部３としている。前記被検出部３は、円周方向及び径方向に関して軸方向位置が変化しない円輪状の平坦面部分である。

又、前記トルク測定用センサ１は、円輪状の検出部４と、前記検出部４を構成する第一〜第四検出コイル１０〜１３を含んで構成されるブリッジ回路５（図６）とを備えている。この様なトルク測定用センサ１は、前記検出部４を前記被検出部３と同軸に配置すると共に、前記検出部４を前記被検出部３に対し軸方向に近接対向させた状態で、ハウジング等の使用時にも回転しない部分に支持されている。

前記検出部４は、それぞれが円輪状に構成されると共に、互いに同軸に配置された状態で軸方向に積層配置された、４つのコイル層である、第一〜第四コイル層６〜９を備える。本例の場合、これら第一〜第四コイル層６〜９は、軸方向に関して前記被検出部３に近い側（図１の左側）から、第一コイル層６、第二コイル層７、第三コイル層８、第四コイル層９の順に並べた状態で積層配置されている。

前記第一コイル層６は、前記ブリッジ回路５に含まれる第一インピーダンス部１８を構成する複数の第一検出コイル１０、１０を備える。前記第一インピーダンス部１８は、前記各第一検出コイル１０、１０を直列に接続して成る。前記第一コイル層６は、前記各第一検出コイル１０、１０の軸方向を前記第一コイル層６の軸方向（前記被検出部３の軸方向）に一致させた状態で、前記各第一検出コイル１０、１０を、前記被検出部３と軸方向に対向可能な円周上に、円周方向に関して等ピッチに並べて配置する事により構成されている。従って、前記各第一検出コイル１０、１０のうち、前記第一コイル層６の円周方向に隣り合う第一検出コイル１０、１０同士は、（前記第一インピーダンス部１８の両端部に配置された２つの第一検出コイル１０、１０同士を除き、）それぞれ直列に接続されている。但し、図２〜５では、直列に接続する配線の図示を省略している。

前記第二コイル層７は、前記ブリッジ回路５に含まれる第二インピーダンス部１９を構成する複数の第二検出コイル１１、１１を備える。前記第二インピーダンス部１９は、前記各第二検出コイル１１、１１を直列に接続して成る。前記第二コイル層７は、前記各第二検出コイル１１、１１の軸方向を前記第二コイル層７の軸方向（前記被検出部３の軸方向）に一致させた状態で、前記各第二検出コイル１１、１１を、前記被検出部３と軸方向に対向可能な円周上に、円周方向に関して等ピッチに並べて配置する事により構成されている。従って、前記各第二検出コイル１１、１１のうち、前記第二コイル層７の円周方向に隣り合う第二検出コイル１１、１１同士は、（前記第二インピーダンス部１９の両端部に配置された２つの第二検出コイル１１、１１同士を除き、）それぞれ直列に接続されている。但し、図２〜５では、直列に接続する配線の図示を省略している。

前記第三コイル層８は、前記ブリッジ回路５に含まれる第三インピーダンス部２０を構成する複数の第三検出コイル１２、１２を備える。前記第三インピーダンス部２０は、前記各第三検出コイル１２、１２を直列に接続して成る。前記第三コイル層８は、前記各第三検出コイル１２、１２の軸方向を前記第三コイル層８の軸方向（前記被検出部３の軸方向）に一致させた状態で、前記各第三検出コイル１２、１２を、前記被検出部３と軸方向に対向可能な円周上に、円周方向に関して等ピッチに並べて配置する事により構成されている。従って、前記各第三検出コイル１２、１２のうち、前記第三コイル層８の円周方向に隣り合う第三検出コイル１２、１２同士は、（前記第三インピーダンス部２０の両端部に配置された２つの第三検出コイル１２、１２同士を除き、）それぞれ直列に接続されている。但し、図２〜５では、直列に接続する配線の図示を省略している。

前記第四コイル層９は、前記ブリッジ回路５に含まれる第四インピーダンス部２１を構成する複数の第四検出コイル１３、１３を備える。前記第四インピーダンス部２１は、前記各第四検出コイル１３、１３を直列に接続して成る。前記第四コイル層９は、前記各第四検出コイル１３、１３の軸方向を前記第四コイル層９の軸方向（前記被検出部３の軸方向）に一致させた状態で、前記各第四検出コイル１３、１３を、前記被検出部３と軸方向に対向可能な円周上に、円周方向に関して等ピッチに並べて配置する事により構成されている。従って、前記各第四検出コイル１３、１３のうち、前記第四コイル層９の円周方向に隣り合う第四検出コイル１３、１３同士は、（前記第四インピーダンス部２１の両端部に配置された２つの第四検出コイル１３、１３同士を除き、）それぞれ直列に接続されている。但し、図２〜５では、直列に接続する配線の図示を省略している。

前記第一〜第四コイル層６〜９を構成する第一〜第四検出コイル１０〜１３は、前記第一〜第四コイル層６〜９同士で同数ずつ設けられている。又、本例の場合には、前記第一〜第四コイル層６〜９同士で、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３の円周方向に関する配置の位相を互いに一致させている。

前記第一〜第四検出コイル１０〜１３の平面視形状（軸方向から見た形状）は、それぞれ略菱形である。即ち、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３は、前記第一〜第四コイル層６〜９の径方向（前記被検出部３の径方向）に関して両側に存在する１対の径方向側辺部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）と、前記第一〜第四コイル層６〜９の円周方向に関して両側に存在する１対の円周方向側辺部（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）とを備える。このうちの各径方向側辺部（１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）、（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ）の平面視形状は、それぞれ前記第一〜第四コイル層６〜９の中心軸を中心とする円弧状、又は、当該円弧に接する直線状になっている。又、前記各円周方向側辺部（１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）の平面視形状は、それぞれ前記第一〜第四コイル層６〜９の中心軸（前記被検出部３の中心軸）を中心とする放射方向に対し、４５゜傾斜した直線状になっている。但し、前記第一、第四検出コイル１０、１３を構成する円周方向側辺部（１６ａ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｄ）と、前記第二、第三検出コイル１１、１２を構成する円周方向側辺部（１６ｂ、１６ｃ）、（１７ｂ、１７ｃ）とで、前記放射方向に対する４５゜の傾斜方向が、互いに逆になっている。即ち、前記第一、第四検出コイル１０、１３を構成する円周方向側辺部（１６ａ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｄ）は、前記放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程円周方向片側（図２〜５の時計方向）に向かう方向に４５゜傾斜（前記放射方向に対し＋４５゜傾斜）している。これに対し、前記第二、第三検出コイル１１、１２を構成する円周方向側辺部（１６ｂ、１６ｃ）、（１７ｂ、１７ｃ）は、前記放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程円周方向他側（図２〜５の反時計方向）に向かう方向に４５゜傾斜（前記放射方向に対し−４５゜傾斜）している。

尚、本例の構造を実施する場合、前記各第一検出コイル１０、１０は、１本の導線により、総ての第一検出コイル１０、１０同士を１つながりに構成する事もできるし、或いは、１乃至複数個ずつの第一検出コイル１０を別々の導線で構成した後、これらを直列に接続する事もできる。前記各第二検出コイル１１、１１、前記各第三検出コイル１２、１２、及び前記各第四検出コイル１３、１３に就いても、同様である。

又、前記第一〜第四コイル層６〜９を構成する第一〜第四検出コイル１０〜１３は、互いの電気的な接触（短絡）を防止された状態で、図示しない円輪板状や円板状等の平板状の基板（フレキシブル基板を含む）に支持固定されている。尚、当該基板をフレキシブル基板とする場合には、前記フレキシブル基板を、例えば非導電性且つ非磁性を有すると共に前記検出部４の形状を保持する為に必要な強度を備えた円輪状や円板状等の平板状の板材に固定する。

尚、本例の場合には、前記第一、第四コイル層６、９が、特許請求の範囲に記載した何れか２つのコイル層に相当し、前記第二、第三コイル層７、８が、特許請求の範囲に記載した残りの２つのコイル層に相当する。そして、前記第一、第四コイル層６、９を構成する第一、第四検出コイル１０、１３の円周方向側辺部（１６ａ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｄ）が、特許請求の範囲に記載した片側傾斜辺部に相当し、前記第二、第三コイル層７、８を構成する第二、第三検出コイル１１、１２の円周方向側辺部（１６ｂ、１６ｃ）、（１７ｂ、１７ｃ）が、特許請求の範囲に記載した他側傾斜辺部に相当する。
尚、本発明を実施する場合、前記第一〜第四コイル層６〜９の軸方向に関する位置関係は、図１及び図３に示した本例の場合と異なっていても良い。

又、前記ブリッジ回路５は、図６に示す様に、ブリッジ部２２と、発振器２３と、ロックイン増幅器２４とを備えている。

このうちのブリッジ部２２は、前記第一インピーダンス部１８と前記第二インピーダンス部１９とを直接に接続したものと、前記第三インピーダンス部２０と前記第四インピーダンス部２１とを直列に接続したものとを、並列に接続して成る回路要素である。本例の場合、前記ブリッジ部２２の２組の対向辺（α、β）（γ、δ）のうち、１組の対向辺α、βに、前記第一インピーダンス部１８と前記第四インピーダンス部２１とが配置されており、他の１組の対向辺γ、δに、前記第二インピーダンス部１９と前記第三インピーダンス部２０とが配置されている。

又、前記発振器２３は、前記ブリッジ部２２の両端に交流電圧を印加するものである。
又、前記ロックイン増幅器２４は、前記ブリッジ部２２の中点電位差（二辺α、γ同士の間の点Ｘと、二辺β、δ同士の間の点Ｙとの間の電位差）を検出・増幅して出力Ｖを発生するものである。尚、本発明を実施する場合、前記中点電位差を検出する電位差検出素子としては、ロックイン増幅器２４以外のものを使用する事もできる。
又、本例の場合、前記発振器２３及び前記ロックイン増幅器２４は、前記第一〜第四コイル層６〜９を支持固定した基板に支持固定されている。但し、本発明を実施する場合、前記発振器２３及び前記ロックイン増幅器２４は、前記第一〜第四コイル層６〜９を支持固定した基板とは異なる基板等に支持固定する事もできる。

又、本例の場合、前記発振器２３により、前記ブリッジ部２２の両端に交流電圧を印加する事によって、前記第一〜第四インピーダンス部１８〜２１（前記第一〜第四検出コイル１０〜１３）に交流電流を流した場合に、円周方向に隣り合う第一検出コイル１０、１０｛（第二検出コイル１１、１１）、（第三検出コイル１２、１２）、（第四検出コイル１３、１３）｝を流れる電流の向きが、図４の（Ａ）（Ｄ）及び図５の（Ａ）に矢印イ、ロで示す様に、又は、図４の（Ｂ）（Ｃ）及び図５の（Ｂ）に矢印ハ、二で示す様に、互いに逆向きとなる様にしている。これにより、円周方向に隣り合う第一検出コイル１０、１０｛（第二検出コイル１１、１１）、（第三検出コイル１２、１２）、（第四検出コイル１３、１３）｝のうち、円周方向に隣接配置された互いの円周方向側辺部１６ａ、１７ａ｛（１６ｂ、１７ｂ）（１６ｃ、１７ｃ）（１６ｄ、１７ｄ）｝を流れる電流の向きが、互いに同じ向きとなる様にしている。本例の場合には、以上の様な電流の流れ（向き）を実現する為に、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３に関する、導線の巻き方向や、円周方向に隣り合う検出コイル同士の直列接続の仕方を規制している。又、本例の場合、前記被検出部材２にトルクが負荷されていない中立状態では、前記ブリッジ部２２が平衡状態（中点電位差が０の状態）となる様に、前記第一〜第四インピーダンス部１８〜２１の構成を規制している。

上述の様に構成する本例のトルク測定装置の場合、使用時には、前記発振器２３により、前記ブリッジ部２２の両端に交流電圧を印加する事によって、前記第一〜第四インピーダンス部１８〜２１（前記第一〜第四検出コイル１０〜１３）に交流電流を流す事により、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３の周囲に磁場を発生させる。この状態で、前記被検出部材２にトルクＴが負荷されると、前記ブリッジ部２２の平衡状態が崩れて、前記ブリッジ部２２の中点電位差が、前記トルクＴに応じた分だけ変化する。この点に就いて、以下、具体的に説明する。

先ず、前記被検出部材２に、図５に示す様なトルクＴが負荷されると、前記被検出部３には、前記トルクＴに応じた捩り応力が加わる。即ち、前記被検出部３には、前記被検出部材２の中心軸を中心とする放射方向に対して＋４５゜方向の引っ張り応力（＋σ）と、前記放射方向に対して−４５゜方向の圧縮応力（−σ）とが作用する。そして、前記引っ張り応力（＋σ）が作用する方向である＋４５゜方向では、前記被検出部３の透磁率が増加し、前記圧縮応力（−σ）が作用する方向である−４５゜方向では、前記被検出部３の透磁率が減少する（逆磁歪効果）。

一方、前記トルク測定用センサ１の検出部４を構成する（前記第一〜第四インピーダンス部１８〜２１を構成する）、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３のうち、第一、第四検出コイル（＋４５゜コイル）１０、１３の円周方向側辺部（１６ａ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｄ）は、前記第一、第四コイル層６、９の中心軸（前記被検出部３の中心軸）を中心とする放射方向に対して＋４５゜傾斜している。即ち、前記第一、第四検出コイル１０、１３の円周方向側辺部（１６ａ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｄ）は、前記被検出部３の透磁率が減少する方向（前記放射方向に対して−４５゜方向）を磁束が通過する様に（前記第一、第四検出コイル１０、１３のインダクタンスが減少する様に）設置されている。これに対し、前記第二、第三検出コイル（−４５゜コイル）１１、１２の円周方向側辺部（１６ｂ、１６ｃ）、（１７ｂ、１７ｃ）は、前記第二、第三コイル層７、８の中心軸（前記被検出部３の中心軸）を中心とする放射方向に対して−４５゜傾斜している。即ち、前記第二、第三検出コイル１１、１２の円周方向側辺部（１６ｂ、１６ｃ）、（１７ｂ、１７ｃ）は、前記被検出部３の透磁率が増大する方向（前記放射方向に対して＋４５゜方向）を磁束が通過する様に（前記第二、第三検出コイル１１、１２のインダクタンスが増大する様に）設置されている。

この為、前記被検出部材２に上述の様なトルクＴが負荷されると、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３のインダクタンス（前記第一〜第四インピーダンス部１８〜２１のインピーダンス）が、前記トルクＴに応じた分だけ変化する。これにより、前記ブリッジ部２２の平衡状態が崩れ、前記ブリッジ部２２の中点電位差が、前記トルクＴに応じた分だけ変化する。この為、前記中点電位差を、前記ロックイン増幅器２４により検出・増幅する事によって、前記トルクＴに応じた出力Ｖを得られる。

又、前記被検出部材２に負荷されるトルクＴの向きが、図５に示す向きと逆になる場合には、上述の場合とは逆に、前記第一、第四検出コイル１０、１３のインダクタンスが増加すると共に、前記第二、第三検出コイル１１、１２のインダクタンスが減少する。そして、この場合も、前記出力Ｖは、前記トルクＴに応じたものとなる。尚、前記出力Ｖの極性は、前記被検出部材２に負荷されるトルクＴの向きによって反転する。
従って、予め、前記出力Ｖと前記トルクＴとの関係を調べておけば、前記関係を利用して、前記出力Ｖから前記トルクＴの向き及び大きさを求められる。

特に、本例の場合には、前記第一、第四検出コイル１０、１３の円周方向側辺部（１６ａ、１６ｄ）、（１７ａ、１７ｄ）が前記放射方向に対して＋４５゜傾斜していると共に、前記第二、第三検出コイル１１、１２の円周方向側辺部（１６ｂ、１６ｃ）、（１７ｂ、１７ｃ）が前記放射方向に対して−４５゜傾斜した構成を採用している。これと共に、前記第一〜第四検出コイル１０〜１３を、それぞれ前記被検出部３に対して軸方向に対向可能な円周上に、全周に亙り等ピッチで配置する構成を採用している。この為、これらの構成を採用する事によって、単位トルク当たりの、前記第一〜第四インピーダンス部１８〜２１のインピーダンス変化を大きくする事ができる。従って、単位トルク当たりの、前記ブリッジ部２２の中点電位差及び前記出力Ｖの変化量を大きくする事ができる。この結果、本例の場合には、前記被検出部材２の軸方向側面のうち、前記被検出部３を設けた部分の形状を特別工夫しなくても｛例えば、前記被検出部３を設けた部分に複数のリブ（単位トルク当たりの透磁率変化を大きくする為の部位）を形成する様な、加工コストが嵩む構成を採用しなくても｝、前記被検出部材２に負荷されるトルクＴを感度良く測定する事ができる。

図７は、本発明のトルク測定用センサの具体的な使用例を示している。
この図７に示した使用例では、エンジン２５のクランクシャフト２６とトルクコンバータ２７の外殻を構成するケース２８とをトルク伝達可能に連結する、磁歪特性を有する鉄系合金製で円環状のドライブプレート２９を被検出部材として、前記ドライブプレート２９に負荷されるトルクを、前記トルク測定用センサ１により測定する様にしている。この為に、前記ドライブプレート２９の軸方向片側面のうち、径方向内端寄り部分に存在する円輪状の平坦面部分を、被検出部３ａとしている。そして、前記被検出部３ａに対して前記トルク測定用センサ１の検出部４を軸方向に対向させた状態で、前記トルク測定用センサ１を前記エンジン２５のシリンダブロック３０に対して支持固定している。

本発明のトルク測定用センサを、自動車のパワートレインに組み込んで使用する場合、対象となる装置は、特に問わない。例えば、オートマチックトランスミッション（ＡＴ）、ベルト式無段変速機、トロイダル型無段変速機、オートマチックマニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）、ダブルクラッチトランスミッション（ＤＣＴ）等の車側の制御で変速を行うトランスミッション、又はトランスファーを対象とする事ができる。又、対象となる車両の駆動方式（ＦＦ、ＦＲ等）も、特に問わない。
又、本発明のトルク測定用センサは、自動車のパワートレインに限らず、風車、鉄道車両、圧延機、工作機械、建設機械、農業機械、家庭用電気器具等、各種機械装置に組み込んで使用する事ができる。
又、本発明を実施する場合、被検出部材の軸方向側面に設ける被検出部は、前記被検出部材の軸方向側面そのものとする他、前記軸方向側面に固定した磁歪材とする事もできる。

１ トルク測定用センサ
２ 被検出部材
３、３ａ 被検出部
４ 検出部
５ ブリッジ回路
６ 第一コイル層
７ 第二コイル層
８ 第三コイル層
９ 第四コイル層
１０ 第一検出コイル
１１ 第二検出コイル
１２ 第三検出コイル
１３ 第四検出コイル
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ 径方向側辺部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 径方向側辺部
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ 円周方向側辺部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ 円周方向側辺部
１８ 第一インピーダンス部
１９ 第二インピーダンス部
２０ 第三インピーダンス部
２１ 第四インピーダンス部
２２ ブリッジ部
２３ 発振器
２４ ロックイン増幅器
２５ エンジン
２６ クランクシャフト
２７ トルクコンバータ
２８ ケース
２９ ドライブプレート
３０ シリンダブロック

Claims (1)

1. トルクを負荷される被検出部材の軸方向側面に設けられ、前記トルクに応じた捩り応力が加わる事により透磁率を変化させる被検出部に対して、前記被検出部材の軸方向に対向させた状態で使用されるトルク測定用センサであって、
   前記被検出部材の軸方向に積層配置された４つのコイル層を備えており、
   前記各コイル層はそれぞれ、前記被検出部材の円周方向に並べて配置された複数個の検出コイルを備えており、
   前記各コイル層のうち、何れか２つのコイル層を構成する各検出コイルはそれぞれ、前記被検出部材の中心軸を中心とする放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程、前記被検出部材の円周方向片側に向かう方向に傾斜した片側傾斜辺部を有しており、
   前記各コイル層のうち、残りの２つのコイル層を構成する各検出コイルはそれぞれ、前記被検出部材の中心軸を中心とする放射方向に対し、前記放射方向の外側に向かう程、前記被検出部材の円周方向他側に向かう方向に傾斜した他側傾斜辺部を有しており、
   前記何れか２つのコイル層のうちの一方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部と、前記何れか２つのコイル層のうちの他方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部と、前記残りの２つのコイル層のうちの一方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部と、前記残りの２つのコイル層のうちの他方のコイル層を構成する各検出コイルを直列に接続して成るインピーダンス部とを、それぞれ四辺に配置したブリッジ回路が構成されており、
   このブリッジ回路は、交流電圧を印加した状態で、前記被検出部材に負荷されるトルクに応じた中点電位差を発生するものである、
   トルク測定用センサ。

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