JPH0412237A - 応力センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えばステリングホイール操舵時における操
舵量等の微小変位に基づき操舵力等の応力を検出する応
力センサに関するものである。

［従来の技術］ 従来、例えば車両のパワーステアリング装置においては
、ステアリングホイールの操舵力や操舵量を検出するた
めに、同ステアイングホイールに操舵力センサを配置す
ることが提案されている（特開昭６２−１０５７７０号
公報）。このステアリングホイールは、ボスから突設さ
れた本体部材としての一対のスポークに連結された内部
リングと、ボス側に基端が固定されたベンディングビー
ムと、回転方向においてスポークに相対移動可能に支持
され、かつ前記ベンディングビームの先端が固定された
スポークカバーと、該スポークカバーに連結されて前記
内部リングに対してリング部回転方向への相対移動可能
に支持された移動体としての外部リングと、前記ベンデ
ィングビームに取付けられたストレーンゲージとから構
成されている。

このステアリングホイールでは、操舵の際、外部リング
が内部リングに対して相対的に移動されるにともなって
スポークカバーがスポークに対して相対的に移動され、
ベンディングビームがスポークカバーの相対移動方向へ
弾性的に曲げられて歪み、ストレーンゲージがベンディ
ングビームの曲げ歪みを検出し、操舵力及びその方向を
感知するようになっている。

［発明が解決しようとする課題］ 前記従来構成では、操舵力の検出がベンディングビーム
の曲げ歪みを検出することにより行われ、この検出には
ベンディングビームに貼付されたストレーンゲージが使
用されている。ところが、ベンディングビームの歪量は
その長手方向の位置により異なるので、貼付位置による
誤差を防止するためには、ストレーンゲージを所定位置
に正確に貼付する必要がある。しかし、ストレーンゲー
ジは薄いテープ状であるので、貼付作業の自動化が難し
く貼付作業が手作業となる。しかも熟練を要するので量
産に適さない。

また、ベンディングビームの曲げ歪みに対応してストレ
ーンゲージ自身に応力が直接加わるため、繰り返し応力
によるストレーンゲージの劣化により耐久性が悪くなる
とともに、湿気等によってストレーンゲージがベンディ
ングビームから剥離し易くなり、信頼性が低くなるとい
う問題がある。

本発明は前述したような事情に鑑みてなされたものであ
り、その目的は耐久性に優れ、本体部材や移動体に対す
る組付は作業性の向上を図ることができる応力センサを
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ そこで、前記目的を達成するために本発明は、本体部材
に設けられて磁束の変化を検出する一対の検出器と、前
記各検出器の電気的特性の変化を電圧変化に変換する第
１及び第２の変換回路と、前記第１及び第２の変換回路
の出力電圧をそれぞれ入力して各出力電圧の差を増幅し
出力する比較増幅回路と、前記両検出器に対して相対移
動可能な移動体に設けられ、各検出器の磁束を該検出器
との位置関係の変化に対応して変化させる磁束変化部材
とを備えた応力センサであって、前記磁束変化部材が相
対移動したときの変位量と、その変位量に対応する第１
及び第２の変換回路の各出力電圧との関係を示す特性が
互いにほぼ逆位相となるように、前記両検出器を移動体
の移動方向と同一方向に並設するとともに、両検出器の
中央部と対応する部位に磁束変化部材を配置している。

［作用］ 応力センサの使用時においては、本体部材に一対の検出
器が設けられており、移動体が本体部材に対し相対移動
するので、磁束変化部材が同移動体とともに移動し、こ
の磁束変化部材の作用により両検出器の磁束がそれぞれ
変化する。これにより両検出器の電気的特性が磁束変化
部材の移動量に対応して変化し、その変化が第１及び第
２の変換回路で電圧変化に変換される。そして、第１及
び第２の変換回路の出力電圧が比較増幅回路に入力され
、各出力電圧の差が増幅して出力される。

本発明では磁束変化部材が移動したときの変位量と、そ
の変位量に対応する第１及び第２の変換回路の出力電圧
との関係を示す特性曲線が互いに逆位相となるように、
前記両検出器が磁束変化部材の移動方向と同一方向に並
設されるとともに、両検出器の中央部と対応する部位に
磁束変化部材が配置されている。このため、ガタ等によ
り磁束変化部材が本来の移動方向以外の方向へ移動し、
同移動に基づいて両検出器の磁束が変化し、これに対応
して第１及び第２の変換回路の出力が変化しても、同変
化が比較増幅回路で打ち消される。

従って、前記のようなガタがあっても、比較増幅回路の
出力電圧は磁束変化部材の本来の移動方向への移動量の
みに対応した値となる。

また、検出器と磁束変化部材とは常に非接触状態に保持
されるので、両者に応力が直接作用することはなく、耐
久性は従来のものよりも向上する。

［実施例］ 以下、本発明を車両のステアリングホイールの操舵力を
検出するために用いられる応力センサに具体化した一実
施例を第１〜２１図に従って説明する。

第３，４図に示すようにステアリングホイール１は、ス
テアリングシャフトＳに取付けられるボス２と、該ボス
２から放射状に突設された本体部材としての一対のスポ
ーク３とを備え、これらのスポーク３の先端には円環状
内部リング５が連結されている。内部リング５の周囲に
は、上部材６ａと下部材６ｂとからなる移動体としての
外部リング６が、同内部リング５から離間した状態で配
設されており、これらの内外両リング５，６によってリ
ング部４が構成されている。上部材６ａには上部ホルダ
７が、また下部材６ｂには下部ホルダ８がそれぞれねじ
９で固定されている。これらの上下両ホルダ７．８は、
リング部４近傍におけるスポーク３の周囲を覆った状態
で、ねじ１４により互いに連結されている。

第２図に示すように、下部ホルダ８は一対の挟持部８ａ
を備えており、両挟持部８ａ間で可撓性を有する金属製
ベンディングビーム２２の先端が挟持されている。この
ベンディングビーム２２の基端部はねじ１６でスポーク
３に締付固定されている。そのため、下部ホルダ８が移
動するとベンディングビーム２２の先端部が挟持部８ａ
によって押圧され、同ベンディングビーム２２は自身の
基端部を中心として下部ホルダ８の動きに追従して撓む
。前記上部ホルダ７は下部ホルダ８側へ折り曲げ形成さ
れた一対の折曲部７ａを備えており、各折曲部７ａの内
面とスポーク３との間には１　ｍｍの間隙、が生じてい
る。

そして、外部リング６を回動操作して内部リング５に対
して相対移動させると、そのときの相対移動量が操舵力
と比例し、この操舵力がベンディングビーム２２、スポ
ーク３を介してステアリングシャフトＳに伝達される。

ベンディングビーム２２先端部は外部リング６に５　ｋ
ｇの操舵力が加わったときに１　ｍｍ撓み、上部ホルダ
７の折曲部７ａ内面がスポーク３側面に当接するように
なっている。

前記上下各ホルダ７．８にはスポーク３の幅方向に延び
る支持壁１１．１２が形成されており、同支持壁１１．
１２に取付けられた支軸１３には、ローラ１５がスポー
ク３の上下両面に当接した状態で回転自在に支持されて
いる。また、スポーク３の上面には支軸１７が立設され
、この支軸１７には規制ローラ１８が支持壁１１に当接
した状態で回転自在に支持されている。

第２，４図に示すようにスポーク３には、外部リング６
の内部リング５に対する相対移動量を検出するための検
出装置本体２４が取付けられている。この検出装置本体
２４は、図示しないパワーステアリングの油圧回路に配
置された可変絞りを制御するための油圧コントローラに
電気的に接続されている。

検出装置本体２４は、第１図の電気回路図に示すように
、一対の検出器としてのコイルＬＬ、Ｌ２を含むブリッ
ジ回路２７、及び前記両コイルＬｌ。

Ｌ２に高周波を印加するための高周波発振回路２８から
なる検出部３５と、前記両コイルＬ１、Ｌ２の電気的特
性としてのインダクタンス変化をそれぞれ電圧変化に変
換する第１及び第２の変換回路としての第１及び第２の
振幅検波部２９．３０と、これらの第１及び第２の振幅
検波部２９．３０の出力電圧をそれぞれ入力して各出力
電圧の差を増幅し出力する比較増幅回路３１とから構成
されている。ブリッジ回路２７の構成素子である前記各
コイルＬＬ、Ｌ２は一端が高周波発振回路２８に接続さ
れ、他端がコンデンサＣ及び抵抗ｒの並列回路に接続さ
れ、該並列回路は一端が接地されている。

そして、第２図に示すように、前記両コイルＬｌ。

Ｌ２は互いに離間した状態で、スポーク３の幅方向に延
びるように、検出装置本体２４のプリント基板１０の下
面に並設されている。本実施例では長さ１０ｍｍのコイ
ルＬＬ、Ｌ２を用い、両者の間隔を６　ｍｍに設定した
。一方、前記両コイルＬＬ。

Ｌ２と近接した部位に位置するベンディングビーム２２
の先端部には、磁束変化部材としての磁石３２が固定さ
れている。この磁石３２は、リング部４に操舵力が作用
していないとき、両コイルＬＬ。

Ｌ２の中心と対応する部位に位置するようになっている
。

ナオ、第３，４図に示すように、スポーク３の上下両面
やボス２の上方はカバー３３で覆われている。

次に、前記のように構成された本実施例の作用及び効果
を説明する。

まず、本実施例の応力センサの作動時には、検出装置本
体２４のブリッジ回路２７に高周波発振回路２８から高
周波が印加され、その結果、両コイルＬ１、Ｌ２にそれ
ぞれ磁束が生じている。

この状態で、リング部４を把持して左右いずれか一方向
へ回転させる操舵力をリング部４に作用させると、操舵
力はまず外部リング６に作用す゛る。

外部リング６はベンディングビーム２２の弾性力に抗し
てこれを撓ませ、操舵力に対応した量だけ内部リング５
に対して所定方向へ相対移動される。

そして、外部リング６が内部リング５に対して所定量移
動された後は、内部リング５が外部リング６と一体的に
回動されてステアリングシャフトＳが所定方向へ回転さ
れる。

上部ホルダ７内面とスポーク３側面との間には１　ｍｍ
の間隙があり、同上部ホルダ７がスポーク３のいずれか
一方の側面と当接するまでは、外部リング６に加わる操
舵力がベンディングビーム２２を介してスポーク３に伝
達される。そして、−室以上の操舵力が加わった場合に
は、上部ホルダ７がスポーク３のいずれか一方の側面と
当接し、操舵力がベンディングビーム２２及び上下両ホ
ルダ７．８を介してスポーク３に伝達される。

ステアリングホイールｌに加わる操舵力は車両の走行速
度等により異なり、一般に据え切りの際に最も大きく約
５　ｋｇとなる。また、前記操舵力は低速走行時より高
速走行時の方が小さく、通常走行時では最大でも２〜３
　ｋｇ程度である。従って、走行中におけるステアリン
グホイール１の操作時にはその操舵力が５　ｋｇより小
さくなり、ベンディングビーム２２先端部の撓み量は１
　ｍｍより小さく、外部リンク６が操舵力により移動さ
れても上部ホルダ７はスポーク３の側面と当接しない。

すなわち、外部リング６が移動した際の変位量が操舵力
の大きさに対応する。

一方、外部リング６が内部リング５に対して相対移動さ
れると、下部ホルダ８の挟持部８ａによって挟持された
ベンディングビーム２２の先端部、及びその先端部に固
定された磁石３２が両コイルＬ１、Ｌ２に対して相対移
動し、磁石３２の両コイルＬＬ、Ｌ２に対する位置関係
が変化する。このため、前記磁石３２の作用により各コ
イルＬｌ。

Ｌ２の磁束が増減し、それらのインダクタンスが増減す
る。各コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンスの値は同コイ
ルＬＬ、Ｌ２に対する磁石３２の位置関係により変化す
る。

前記両コイルＬ１、Ｌ２には一定の周波数及び振幅の高
周波が印加されており、同コイルＬｌ。

Ｌ２通過後の高周波は各コイルＬＬ、Ｌ２のインダクタ
ンスの変化にともない振幅が変化する。これらの振幅の
変化は、第１及び第２の振幅検波部２９．３０でそれぞ
れ検波される。この第１の振幅検波部２９の出力電圧を
ｖ１、第２の振幅検波部３０の出力電圧をＶ２とすると
、同出力電圧■１が比較増幅回路３１のオペアンプ３４
の非反転入力端子に、出力電圧■２が反転入力端子にそ
れぞれ入力され、差動増幅回路により両型圧の差（ＶＩ
Ｖ２）が増幅され、出力電圧■３として出力端子から出
力される。

この出力電圧Ｖ３に基づき油圧コントローラがパワース
テアリング装置へコントロール信号を出力する。そして
、同パワーステアリング装置が操舵力に対応した最適の
力で作動される。すなわち、ステアリングホイールｌの
リング部４に操舵力が加えられて外部リング６が回動さ
れると、直ちにその操舵力及び回動方向が検出され、パ
ワーステアリングでの切遅れを小さくすることができる
。

第６図はコイルＬＬ、Ｌ２及び磁石３２をステアリング
ホイール１の後部側から見たときの各部材の位置関係を
示す図であり、第７図は同コイルＬ１、、Ｌ２及び磁石
３２をスポーク３の側方（ステアリングホイールの回転
方向）から見たときの各部材の位置関係を示す図である
。ここで、第６図上下方向（スポーク３の幅方向）をＸ
軸方向とし、両コイルＬＬ、Ｌ２の間隙の中央と対応す
る位置を同Ｘ軸の原点（Ｘ＝Ｏ）とし、同原点より上方
を十方向、下方を一方向とする。また、第６図左右方向
（スポーク３の長さ方向）をＹ軸方向とし、同図におけ
るコイルＬ１、Ｌ２の左側縁をＹ軸の原点（Ｙ＝０）と
する。さらに、第７図上下方向（スポーク３の厚み方向
）をＺ軸方向とし、コイルＬＬ、Ｌ２の軸心を同Ｚ軸の
原点（Ｚ＝Ｏ）とし、同原点から上方を十方向、下方を
一方向とする。

磁石３２のＸ軸方向の移動量（変位量）に対する出力電
圧の測定結果を第８図に示す。図中、口口は前記第１の
振幅検波部２９の出力電圧Ｖ１を、△−△は前記第２の
振幅検波部３０の出力電圧Ｖ２を、〇−〇は出力電圧（
Ｖ　１−Ｖ　２の計算値）を示す。この図より、出力電
圧Ｖ１及び出力電圧■２は磁石３２の変位量がＸ＝０の
位置、すなわち、両コイルＬ１、Ｌ２の中心位置を境と
してその前後でほぼ逆位相となっている。そして、磁石
３２の変位量が−０，８〜＋０．８　ｍｍの範囲Ｒでは
、出力電圧（Ｖｌ−Ｖ２の計算値）と磁石３２のＸ軸方
向の変位量とが直線関係（比例関係）にある。従って、
この範囲Ｒ内では磁石３２のＸ軸方向の変位量を正確に
検出することができる。なお、この範囲Ｒは、両コイル
Ｌ１、Ｌ２に対する磁石３２のＹ軸方向の位置を変化さ
せることで調整可能である。

第９図は磁石３２をＹ＝２、Ｚ−０の位置に配置してＸ
軸方向へ変位させたときの、比較増幅回路３１の出力電
圧Ｖ３（実測値）の測定結果を示すグラフである。この
出力電圧ｖ３は、第８図における出力電圧（Ｖｌ−Ｖ２
の計算値）と同様な特性を示している。磁石３２の変位
量が−１，０〜＋　０．８　ｍｍの範囲での特性の傾き
は０．２５０９Ｖ１０、２　ｍｍである。そこで、Ｙ軸
方向−＼の変位、Ｚ軸方向への変位、温度特性がこのＸ
軸方向への変位にどの程度影響を及ぼすかを調べるとき
の尺度として、以後２．５　Ｖ　／　２　ｍｍを使用す
ることにする。

これは、ステアリングホイールｌのリング部４を操舵し
たときの変位を検出する範囲は２　ｍｍであり、この範
囲で出力される出力電圧Ｖ３の幅が２．５Ｖであること
を示しており、この２．５Ｖをフルスケールとする。

第１０図は、磁石３２をＸ−０，２＝０に配置してＹ軸
方向へ変位させたときの、比較増幅回路３１の出力電圧
■３の測定結果を示すグラフである。この図より、磁石
３２のＹ軸方向の変位によって出力電圧■３がどの程度
影響されるのかがわかる。すなわち、磁石３２がコイル
ＬＬ、Ｌ２に近づくほどＹ軸方向の変位による影響が少
なく、Ｙ＝２を中心とした±０．５　ｍｍの領域では、
出力電圧Ｖ３の変動幅Ｗが０．０１３Ｖである。フルス
ケール（２，５Ｖ）に対するこの変動幅Ｗの占める割合
を変動率とすると、この変動率は、（０，０１３、／２
．５）　Ｘ　Ｉ　ＯＯ＝０゜５２％でし７かなく、Ｙ軸
方向の変位のＸ軸方向の変位検出に及はず影響は無視で
きるほど小さいと言える、 第１１図は、磁石３２をＸ＝Ｏ１Ｙ＝２に配置してＺ軸
方向へ変位させたときの、比較増幅回路３１の出ノｊ電
圧Ｖ３の測定結果を示すグラフである。この図より、磁
石３２のＺ軸方向の変位によって出力電圧Ｖ３がどの程
度影響されるのかがわかる。すなわち、Ｚ−０を中心と
した±０．５　ｍｍの領域では、出力電圧Ｖ３の変動幅
Ｗが０．００８　Ｖである。フルスケール（２，５Ｖ）
に対するこの変動幅Ｗの占める割合である変動率は、（
０，００８／２．５）Ｘ１００＝０．３２％でしかなく
、Ｚ軸方向の変位がＸ方向の変位量の検出に及ぼす影響
は無視てき゛るほど小さい。

第１２図は磁石３２をＹ＝２に配置して、Ｚ０．５に変
位させたときの比較増幅回路３１の出力電圧■３の測定
結果（Ｉ）　、Ｚ＝Ｏに変位させたときの出力電圧Ｖ３
の測定結果（Ｉ［）　、Ｚ＝＋０．５に変位させたとき
の出力電圧Ｖ３の測定結果（ＩＩＩ）を示すグラフであ
る。この図より、磁石３２がＺ軸方向へ変位しても、Ｘ
軸方向の変位量の検出にほとんど影響しないことがわか
る。

なお、ステアリングホイール１の温度は車両が屋外に放
置された場合、夏の炎天下では６０°Ｃ付近まで上昇し
、寒冷地の冬季には氷点下２０℃付近まで下降するので
、コイルＬＬ、Ｌ２の周囲温度の変化も大きい。一方、
一般にコイルのインダクタンスは温度依存性がある。従
って、コイルのインダクタンスの温度依存性が大きな場
合には、単にコイルのインダクタンス変化を電圧変化に
変換して磁石の変位量を検出すると誤差が大きくなる。

しかし、この実施例の検出装置では、一対のコイルＬＬ
、Ｌ２がブリッジ回路２７の構成素子として使用されて
いるので、温度変化により両コイルＬ１、Ｌ２のインダ
クタンスが変動しても、これらのインダクタンスの差に
基づいて比較増幅回路３１での増幅が行われるため、コ
イルＬｌ。

Ｌ２の温度依存性はＸ軸方向の変位量の検出結果にほと
んど影響を及ぼさない。

さらに、磁石３２の磁束が周囲の温度により変化するた
め、これがコイルに及ぼす影響も考慮する必要があるが
、本実施例では前述のように一対のコイルＬＬ、Ｌ２を
スポーク３の幅方向に並設し、両コイルＬ１、Ｌ２の中
央部と対応する部位に磁石３２を配設したので、この磁
石３２の磁束の変化に基づきコイルＬ１、Ｌ２のインダ
クタンスが変化しても、これらのインダクタンスの差に
基づいて比較増幅回路３１での増幅が行われるため、前
記磁石３２の磁束変化はＸ軸方向の変位量の検出結果に
ほとんど影響を及ぼさない。

第１３図は磁石３２をＸ−０、Ｙ＝２．２＝０に配置し
たときの第１の振幅検波部２９の出力電圧Ｖ１、第２の
振幅検波部３０の出力電圧Ｖ２、出力電圧（Ｖｌ−ｖ２
の計算値）の温度依存性を測定した結果を示すグラフで
ある。出力電圧Ｖ１及び出力電圧ｖ２は周囲温度により
それぞれ変動するが、両者の特性が類似しているので、
出力電圧Ｖｌ−出力電圧Ｖ２の計算値ではその変動かか
なり小さくなっている。この出力電圧ｖ３の変動幅Ｗは
０．１１１Ｖである。フルスケール（２，５Ｖ）に対す
るこの変動幅Ｗの占める割合である変動率は、（０，１
１１／２．５）Ｘ１００＝４．４４％である。

第１４図は磁石３２をＸ＝Ｏ１Ｙ＝２．２＝０に配置し
たときの比較増幅回路３１の出力電圧Ｖ３の温度依存性
を測定した結果を示すグラフである。

この図より、出力電圧ｖ３の変動幅Ｗが０．０８　Ｖで
あることから、周囲温度が一４０°Ｃ〜＋８５°Ｃの範
囲でのフルスケールに対する変動率が（０，０８／２．
５）　Ｘ　１００＝３．２％であることがわかる。

第１５図における出力電圧Ｖ３は前記第１４図における
（Ｖｌ−Ｖ２）の計算値と類似しているが、同出力電圧
ｖ３が計算値よりも小さいのは、比較増幅回路３１の温
度特性が影響しているものと思われる。

このように、本実施例の応力センサを組み込んだステア
リングホイール１においては、リング部４を操舵したと
きに、同ステアリングホイール１が有するガタに基づき
、磁石３２がコイルＬｌ。

Ｌ２に対しＹ軸方向やＺ軸方向へ多少変位しても、Ｘ軸
方向の変位の検出に及ぼす影響は少ない。また、周囲の
温度による影響もわずかである。従って、Ｘ軸方向の変
位を正確に検出することができる。

第１５図はコイルＬ１、Ｌ２に１ｏｋＨｚの高周波を印
加した状態で、磁石３２をＸ軸方向へ移動させたときの
コイルＬＬ、Ｌ２のインダクタンス変化の測定結果を示
すグラフである。図中、ローロはコイルＬ１のインダク
タンスを、△−△はコイル２のインダクタンスを、〇−
〇は両インダクタンスの差を示している。

この図より、磁石３２が原点から子方向へ離れるにとも
ないコイルＬＬのインダクタンスが減少し、コイルＬ２
のインダクタンスが増加する。両インダクタンスの特性
は磁石３２の変位量Ｚ−５゜２　ｍｍを境としてその前
後でほぼ逆位相となっている。そして、磁石３２の変位
量が３〜７．５　ｍｍの範囲Ｒでは、両インダクタンス
の差と、磁石３２のＸ軸方向の変位量とが直線関係とな
っている。上下両ホルダ７．８がスポーク３側面と当接
するまでの外部リング６の移動量は２　ｍｍであるため
、前記範囲Ｒ内で外部リング６の移動量を検出するため
の領域を十分にカバーできることがわかる。

第１６図はコイルＬＬ、Ｌ２に１０ｋＨｚの高周波を印
加した状態で、磁石３２をＹ軸方向へ移動させたときの
コイルＬＬ、Ｌ２のインダクタンス変化の測定結果を示
すグラフであり、第１６図と同一の記号で各特性を示し
ている。この図より、コイルＬ１のインダクタンス変化
とコイルＬ２のインダクタンス変化との差は、磁石３２
のＹ軸方向の変位量に関係なく約０．２ｍＨとわずかで
ある。

第１７図はコイルＬＬ、Ｌ２に１０ｋＨｚの高周波を印
加した状態で、磁石３２をＺ軸方向へ移動させたときの
コイルＬ１、Ｌ２のインダクタンス変化の測定結果を示
すグラフであり、第１６図と同一の記号で各特性を示し
ている。この図より、コイルＬ１のインダクタンス変化
とコイルＬ２のインダクタンス変化との差は、磁石３２
のＺ軸方向の変位量に関係なく約−０，２ｍＨとわずか
である。

第１８図は、両コイルＬ１、Ｌ２についてインダクタン
スの温度依存性を周波数１０ｋＨｚにおいて測定した結
果を示すグラフである。同図から明らかなように、コイ
ルＬＬ、Ｌ２のインダクタンスは周囲温度に関係なくほ
ぼ一定（０，２ｍＨ）である。

次に、第２図に二点鎖線で示すように、一方のコイルＬ
４をプリント基板１０の中央部近傍に配置し、これと直
交するように他方のコイルＬ３を配置した場合（比較例
）と、２個のコイルＬＬ。

Ｌ２を同一直線上に並設した本実施例との比較を行った
。比較例では、コイルＬ４を通過後の高周波は磁石３２
のコイルＬ４に対する相対移動にともない変化するが、
他方のコイルＬ３を通過後の高周波は磁石３２の移動に
関係なくその振幅が一定となる。従って、比較増幅回路
３１におけるオペアンプ３４の非反転入力端子には一定
の出力電圧Ｖｌが、反転入力端子には磁石３２のコイル
Ｌ４に対する相対移動量に応じた出力電圧Ｖ２がそれぞ
れ入力されることになる。前記比較結果を第２０〜２２
図に示す。これらの図においては、〇−〇は本実施例を
、△−△が比較例をそれぞれ示している。

第１９図は磁石３２をＹ軸方向へ移動させたときの比較
増幅回路３１の出力電圧の測定結果を示すグラフであり
、比較例では磁石３２がコイルから離れるほど出力電圧
が高くなってしまうのに対し、本実施例では変位量に関
係なく出力電圧はほぼ一定（約２．ＯＶ）であった。

また、第２０図は磁石３２をＺ軸方向へ移動させたとき
の比較増幅回路３１の出力電圧の測定結果を示すグラフ
であり、比較例では磁石３２が原点から離れるほど出力
電圧が高くなってしまうのに対し、本実施例では磁石３
２の変位量に関係なく出力電圧はほぼ一定（約２．ＯＶ
）であった。

さらに、第２１図は出力電圧の温度依存性を測定した結
果を示すグラフであり、比較例では周囲温度が低くなる
ほど出力電圧が高くなってしまうのに対し、本実施例で
は周囲温度に関係なく出力電圧はほぼ一定（約１．９７
Ｖ）であった。

なお、前述したように、本実施例の応力センサを構成す
る各回路の電子部品はＹ軸方向やＺ軸方向の変位に悪影
響を受けにくいので、薄いテープ状のストレーンゲージ
を所定位置に正確に貼付する必要があった従来技術に較
べ、スポーク３やリング部４に装着しやすく、従って、
量産に適している。

本発明は前記実施例の構成に限定されるものではなく、
例えば以下のように発明の趣旨から逸脱しない範囲で任
意に変更してもよい。

（１）前記実施例では一対のコイルＬ１、Ｌ２をともに
プリント基板１０の下面に配置したが、第２２〜２４図
に示すようにプリント基板１０の上下両面にコイルＬ１
、Ｌ２を配置してもよい。この場合には、プリント基板
１０を介してコイルＬｌ。

Ｌ２を重ねるのではなく、一部が重なるように同コイル
Ｌ１、Ｌ２をずらす（例えば、コイルＬ１の長さがｌの
場合、コイルＬ２を１／２ずらす）とともに、両コイル
Ｌ１、Ｌ２の中央部と対応する部位に磁石３２を配置す
る必要がある。

このようにしても、基本的には前記実施例と同様の作用
及び効果を奏するが、この場合には、磁石３２のＺ軸方
向の変位は打ち消すことができない。従って、このよう
な配置は移動体がＺ軸方向に移動しないものに適用する
ことが好ましい。なお、前述のようにコイルＬ１、Ｌ２
を上下に配置したのでスポーク３の幅方向に占める長さ
が短くなり、その分コンパクトにできる。

（２）本発明はステアリングホイール１の操舵力を検出
する応力センサ以外にも、車両のサスペンションの特性
を変化させるために車高を検出する応力センサや、燃料
噴射ノズルにおける燃料噴射量を検出する応力センサ等
、微小変位量によって応力を検出する各種応力センサに
適用することもできる。

（３）磁束変化部材として磁石３２に代えて金属片やコ
イルを使用してもよい。

（４）検出器としては、コイルＬＬ、Ｌ２以外にもホー
ル素子、磁気抵抗素子等の磁気センサを使用することが
できる。第２５図にコイルＬ１、Ｌ２に代えてホールＩ
Ｃ３６，３７を用いた場合の回路図を示す。これらのホ
ールＩＣ３６，３７は前記実施例における第１及び第２
の変換回路２９゜３０の機能も兼ね備えている。そして
、両ホールＩＣ３６，３７と磁石３２とから前記実施例
における検出部３５が構成されることになる。

（５）磁石３２の数を例えば２個に変更したり、コイル
Ｌ１、Ｌ２を互いに長さの異なるものに変更したり、前
記実施例における両コイルＬ１、Ｌ２間の間隙の大きさ
を変更したりしてもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、検出部となる検出
器と磁束変化部材とが非接触状態に保持されるので作動
による劣化がなく、ストレーンゲージを使用して変形量
により変位量を検出する従来装置と異なり、検出部分に
応力が直接作用することがなく、耐久性及び信頼性が向
上する。また、ガタ等により移動体が検出方向以外の方
向へ変位しても、その変位が検出方向の微小変位に及ぼ
す影響を小さくできる。さらに、検出器のインダクタン
ス等の電気特性は温度依存性があるが、この温度依存性
が移動体の変位量の検出に及ぼす影響も小さくできる。

従って、移動体の検出方向の変位量を正確に検出するこ
とができる。そして、応力センサを構成する各回路の電
子部品は本体部材や移動体に装着しやすいため、量産に
適しているという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜２１図は本発明をステアリングホイールの操舵力
を検出するために用いられる応力センサに具体化した一
実施例を示し、第１図は応力センサの電気回路図、第２
図は第４図の一部破断Ａ矢視図、第３図はステアリング
ホイールの平面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線線入
大断面図第５図は第４図のｖ−ｖ線断面図、第６図はコ
イルと磁石との位置関係を示す概略底面図、第７図は同
じく概略側面図、第８図は磁石のＸ軸方向の変位量と出
力電圧（計算値）との関係を示すグラフ、第９図は磁石
のＸ軸方向の変位量と出力電圧（実測値）との関係を示
すグラフ、第１０図は磁石のＹ軸方向の変位量と出力電
圧との関係を示すグラフ、第１１図は磁石のＺ軸方向の
変位量と出力電圧との関係を示すグラフ、第１２図は磁
石をＺ軸方向へ変位させたときのＸ軸方向の変位量と出
力電圧との関係を示すグラフ、第１３図は出力電圧の温
度依存性（計算値）を示すグラフ、第１４図は出力電圧
の温度依存性（実測値）を示すグラフ、第１５図は磁石
のＸ軸方向の変位量とコイルのインダクタンスの変化量
との関係を示すグラフ、第１６図は磁石のＹ軸方向の変
位量とコイルのインダクタンスの変化量との関係を示す
グラフ、第１７図は磁石のＺ軸方向の変位量とコイルの
インダクタンスの変化量との関係を示すグラフ、第１８
図はコイルのインダクタンスの温度依存性を示すグラフ
、第１９図は磁石のＹ軸方向の変位量と出力電圧との関
係を比較例とともに示すグラフ、第２０図は磁石のＺ軸
方向の変位量と出力電圧との関係を比較例とともに示す
グラフ、第２１図は出力電圧の温度依存性を比較例とと
もに示すグラフであり、第２２〜２４図はコイルと磁石
との配置状態の別例を示し、第２２図は概略底面図、第
２３図は第２２図のＣ矢視図、第２４図は第２２図のＤ
矢視図、第２５図は検出器及び変換回路としてホールＩ
Ｃを用いた別例の電気回路図である。 ３・・・本体部材としてのスポーク、６・・・移動体と
しての外部リング、２９・・・第１の変換回路としての
第１の振幅検波部、３０・・・第２の変換回路としての
第２の振幅検波部、３１・・・比較増幅回路、３２・・
・磁束変化部材としての磁石、ＬＬ、Ｌ２・・・検出器
としてのコイル、Ｖｌ・・・第１の振幅検波部の出力電
圧、Ｖ２・・・第２の振幅検波部の出力電圧。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、本体部材（３）に設けられて磁束の変化を検出する
   一対の検出器（Ｌ１、Ｌ２）と、 前記各検出器（Ｌ１、Ｌ２）の電気的特性の変化を電圧
   変化に変換する第１及び第２の変換回路（２９、３０）
   と、 前記第１及び第２の変換回路（２９、３０）の出力電圧
   （Ｖ１、Ｖ２）をそれぞれ入力して各出力電圧の差を増
   幅し出力する比較増幅回路（３１）と、 前記両検出器（Ｌ１、Ｌ２）に対して相対移動可能な移
   動体（６）に設けられ、各検出器（Ｌ１、Ｌ２）の磁束
   を該検出器（Ｌ１、Ｌ２）との位置関係の変化に対応し
   て変化させる磁束変化部材（３２）と を備えた応力センサであって、 前記磁束変化部材（３２）が相対移動したときの変位量
   と、その変位量に対応する第１及び第２の変換回路（２
   ９、３０）の各出力電圧（Ｖ１、Ｖ２）との関係を示す
   特性が互いにほぼ逆位相となるように、前記両検出器（
   Ｌ１、Ｌ２）を移動体（６）の移動方向と同一方向に並
   設するとともに、両検出器（Ｌ１、Ｌ２）の中央部と対
   応する部位に磁束変化部材（３２）を配置したことを特
   徴とする応力センサ。