JPH0565093B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はトルク検出装置、特に回転磁性体を介
して伝達されるトルクを磁気歪を利用して非接触
で測定するトルク検出装置の改良に関する。

［従来の技術］ 背景技術 各種の回転駆動装置において、伝達トルクを正
確にかつ簡易に測定することが望まれており、こ
のようにして伝達トルクの測定を行うことができ
れば、各種の産業分野における駆動装置の分析あ
るいは運転状態を把握する上で極めて便利なもの
となる。

通常、この種の回転駆動装置としては各種の原
動機が知られており、特に車両のエンジン、電気
自動車の電動モータあるいは産業用モータは各種
産業分野に幅広く利用されており、このような回
転駆動装置の運転状態を正確に把握しその分析を
行うためには、その回転数と並んで伝達トルクの
測定を正確に行うことが必要とされる。

特に、車両用エンジンなどにおいては、エンジ
ン自体あるいはその駆動力伝達機構であるトラン
スミツシヨン、プロペラシヤフト、差動ギアなど
の各種駆動系における伝達トルクを測定すること
により、エンジンの点火時期制御、燃料噴射量制
御、変則時期あるいは変速比制御を良好に行い、
これらの最適制御により車両の燃費を改善し、ま
た運転特性を向上させることができる。

また、産業用モータにおいても、伝達トルクの
正確な測定を行うことができれば回転駆動系の最
適制御及び診断作用を行い、エネルギー効率及び
運転特性の向上を図ることができる。

従来技術 このため、従来より各種のトルク検出装置の提
案が行われており、その中の１つとして回転磁性
体を介して伝達されるトルクを磁気歪を利用して
非接触で測定する装置が知られている。

すなわち、回転駆動系を介してトルクを伝達す
る場合に、回転駆動系のトルク伝達用回転体、例
えば回転軸やクラツチ板などには伝達トルクに比
例した歪が発生することが知られている。従つて
トルクを伝達する回転体の一部を強磁性体を用い
て形成し、この回転磁性体の磁歪量を磁気センサ
を用いて検出すれば、その伝達トルクを非接触で
測定することができる。

第１２図及び第１３図には、前述したトルク検
出装置の磁気センサ１２を、車両用エンジンのト
ルク伝達機構に設けた場合の一例が示されてお
り、ここにおいて第１２図は磁気センサ１２の側
面概略を示し、第１３図は第１２図の−
断面を概略的に示している。

周知のように、エンジンで発生したトルクは伝
達軸１０を介して図示しない回転フライホイール
に伝わり、このフライホイールと摩擦接合するク
ラツチ板を介してトランスミツシヨン側へ伝達さ
れる。

このようにしてトルクの伝達が行われると、ト
ルク伝達軸１０や、クラツチ板、フライホイール
などの回転板には、伝達トルクの大きさに比例し
た大きさの歪εの異方性が生じる。従つて、トル
ク伝達系が強磁性体を用いて形成されている場合
には、発生する歪εの異方性の大きさを磁歪効果
を用いて磁気的に検出すれば、伝達されるエンジ
ントルクの測定を行うことができる。

このため、前述したトルク検出装置では、トル
クが伝達される回転体を回転磁性体とするため
に、トルク伝達軸１０あるいはフライホイールそ
のものを強磁性体を用いて形成したり、あるいは
これらトルク伝達軸１０またはフライホイールの
表面に強磁性体を付着させる。そして、このよう
にして形成された回転磁性体に向け磁気センサ１
２を所定間隔で離隔的に対向配置している。

ここにおいて、前記磁気センサ１２は、トルク
伝達軸１０と並行に配置されたコ字状の励磁コア
１４と、この励磁コア１４の内側に直交配置され
たコ字状の検出コア１８と、を含み、前記励磁コ
ア１４に励磁コイル１６を巻き回し、前記検出コ
ア１８に検出コイル２０を巻き回すことにより形
成されている。

第１４図には前記トルク検出装置のブロツク図
が示されており、励磁コイル１６には交流電源２
２から正弦波電圧が印加され、磁気センサ１２と
対向するトルク伝達軸１０を交番磁化している。

この時、トルク伝達軸１０を介してトルクが伝
達されると、トルク伝達軸１０内に応力が発生し
磁歪効果により前記励磁方向と直交する方向に磁
束成分が生じる。

この磁束成分は、前記磁気センサ１２の検出コ
イル２０を用い誘導電圧として検出され、交流電
幅器２４で増幅された後、検波器２６を用いて整
流検波され、この整流検波信号Ｓがトルク検出信
号として出力される。

従つて、このトルク検出装置を用いれば、各種
の回転駆動装置における伝達トルクを正確かつ簡
易に測定することができ、駆動装置の分析あるい
は運転状態の把握を良好に行うことが可能とな
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、従来のトルク検出装置は、以下に詳述
する理由から外乱磁場の影響を受け易く、特にパ
ルス的磁場が印加されると回転磁性体の磁化状態
が変化してしまい、伝達トルクの測定を精度よく
行うことができないという問題があつた。

(イ) 第１５図には回転磁性体の磁化特性が示され
ており、回転磁性体は、パルス的外乱磁場が発
生する前にはＢ点で示される磁化零状態にあ
る。そして、このような状態にある回転磁性体
に対し、パルス的外乱磁場が印加されると、そ
の磁化状態は同図Ａ点で示されるように残留磁
化状態へとシフトしてしまう。

したがつて、従来の検出装置は、パルス的外
乱磁場が発生するとその磁化状態が変化しトル
ク検出出力の変化を引き起こしてしまうため、
磁気的ノイズの多い所では正確なトルク検出が
できないという問題があつた。

特に、このような従来装置を車両用エンジン
内に取り付けた場合には、電磁弁あるいはスパ
ークプラグなどから不規則に発生するパルス的
外乱磁場により、回転磁性体が着磁されてしま
うことが多い。このような場合、伝達トルクを
磁歪効果を用いて検出する従来装置では、検出
トルクに比較的大きな誤差成分が含まれてしま
い、高精度でかつ再現性の良いトルク検出を行
うことができないという問題があつた。

(ロ) また、回転磁性体に印加される外乱磁場が不
均一な場合には、回転磁性体各部での磁化状態
が不均一となる着磁むらが発生する。

従つて、この様な場合には、第１０図に示す
ようにオフセツト信号（伝達トルクが零の時出
力される検出信号Ｓ）の変動幅が非常に大きく
なつてしまい、特にその回転磁性体円周方向分
布は、その着磁部分がスパイク状の波形を呈し
てしまうため、伝達トルクが一定の場合でもそ
の検出信号Ｓが変化してしまうという問題があ
つた。

特に、回転磁性体円周方向でのオフセツト出
力変動が大きい場合には、回転磁性体を回転さ
せると、検出出力Ｓが伝達トルク零の場合でも
変化し、あたかもトルクが伝達されているよう
なトルク検出動作を行つてしまうため、その有
効な対策が望まれていた。

とりわけ、近年において各種回転駆動系、例
えばエンジンあるいはトランスミツシヨン等の
最適制御を行うために、伝達トルクの測定を高
精度でかつ高い応答性をもつて行うことが要求
されており、このためにも前述した(イ)及び(ロ)で
詳述した問題点を解決し、回転磁性体の伝達ト
ルクを低回転域から高回転域まで高応答及び高
精度でしかも再現性よく検出することができる
装置の開発が望まれていた。

［発明の目的］ 本発明は、このような従来の課題に鑑みなされ
たものであり、その目的は、外乱磁場の影響を受
けることなしに、伝達トルクの測定を応答性良く
正確にかつ再現性良く行うことの可能なトルク検
出装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明は、トルクを
伝達する回転磁性体の磁歪量をセンサを用いて測
定し、測定された磁歪量に基づき前記伝達トルク
を検出するトルク検出装置において、 前記回転磁性体に対向配置され、外乱磁場によ
り着磁された回転磁性体を磁化零状態に戻す消磁
コイルと、 最大値が前記回転磁性体の保磁力以上となる減
衰振動磁場を回転磁性体内に発生させる振動電流
を、前記消磁コイルに通電する消磁用回路と、 前記消磁用回路の駆動タイミング信号を出力す
るトリガ回路と、 を含み、 前記トリガ回路は、回転磁性体に印加される外
乱磁場の検出器を有し、外乱磁場検出時に駆動タ
イミング信号を出力することを特徴とする。

ここにおいて、前記磁気センサは回転磁性体に
対し離隔的に対向配置され、回転磁性体の磁歪量
を非接触で検出するよう形成することが好まし
い。

また、磁気センサが対向配置される回転磁性体
としては、トルクが伝達される回転部分であれば
いずれの部分でもよく、例えば回転軸部分あるい
は回転円板部分等を用いることも可能である。

また、この回転磁性体は、強磁性材料を用いて
形成することが好ましく、例えばトルクを伝達す
る回転体の周囲にその円周方向に沿つて強磁性体
を貼着あるいは表面処理により形成しても良く、
また前記回転体そのものを強磁性体を用いて形成
しても良い。

また、前記消磁コイルを用いて行う回転磁性体
に対する消磁処理は、消磁コイルに所定の減衰振
動電流を通電し、回転磁性体内に最大値がその保
磁力以上となる減衰振動磁場を発生させれば良
い。

また、このような消磁処理の他の方法として、
前記消磁コイルに波高値一定の振動電流を流して
おき、被消磁物、すなわち回転磁性体を消磁コイ
ルから徐々に引き離すという距離的な掃引を行つ
てもよく、このようにすることにより同様な減衰
振動磁場を回転磁性体内に発生させることができ
る。

なお、前記振動電流としては、三角波あるいは
正弦波を用いることが好ましい。

また、前記トリガ回路は、所定のセンサを用い
て外乱磁場を検出し、その検出信号に同期して、
消磁用回路を駆動するためのタイミングパルスを
発生するように形成されているが、このとき外乱
磁場検出用に用いるセンサ、すなわち検出器とし
ては、例えばホール素子、磁気抵抗素子、サーチ
コイル等を用いてもよく、また消磁コイル自身を
用いてもよい。

また前記トリガ回路は、これ以外に、任意の外
部信号に同期して消磁用回路を駆動するためのタ
イミングパルスを発生するよう形成することもで
き、このようにすれば、測定者が消磁したいと思
つた時に任意に消磁処理を行うことができる。

発明の原理 次に本発明の原理を簡単に説明する。

本発明者等は、伝達トルクの測定を高精度で行
うために要求される回転磁性体の最適磁化状態の
検討およびその解析を次のようにして行つた。

例えば、第１５図に示すように、回転磁性体に
対し外部からバイアス磁場を±200Oeに渡つて印
加する。その印加順序は、同図に示すＢ−Ｈ曲線
に見られるように、まずバイアス磁場をOeから
200Oeまで増加させ、次に200Oeから−200Oeま
で減少させ、最後に−200Oeから200Oeまで増加
させた。このようにすることにより、回転磁性体
の磁化状態は、同図に示すＢ−Ｈ曲線上を一周す
ることになり、この一周の過程で様々なレベルの
磁化状態が実現される。

本発明者等は、この様なレベルの磁化状態の下
でトルクを測定し、磁気センサの出力特性の検
討、解析及び評価を行つた。

この結果、回転磁性体が磁化零状態にあるとき
に、他の様々な磁化状態に比較してトルク検出感
度が最大でかつヒステリシス幅が最小となること
が確認された。

また、回転磁性体に不均一な外乱磁場が印加さ
れ回転磁性体に着磁むらが生じても、回転磁性体
全体を消磁することにより、回転磁性体全体を同
一磁化状態（磁化零状態）とすることができ、磁
気センサから出力されるオフセツト出力変動を効
果的に抑制可能であることも確認された。

従つて、回転磁性体が外乱磁場により変化して
も、その都度回転磁性体を磁化零状態に戻してや
れば、回転磁性体の伝達トルクを常に再現性良く
高精度でかつ安定して測定可能であることが理解
されよう。

［作用］ 次に本発明の作用を説明する。

本発明のトルク検出装置は、トルクを伝達する
回転磁性体の磁歪量をセンサを用いて測定し、測
定された磁歪量に基づき前記伝達トルクの検出を
行つている。

このようなトルク検出装置では、前述したよう
に回転磁性体に外乱磁場が印加されると、回転磁
性体自体が着磁され、磁気センサの検出感度及び
その出力信号中に含まれるオフセツト成分が変化
してしまう。

これに対し、本発明のトルク検出装置は、外乱
磁場発生後にトリガ回路を駆動させ、駆動タイミ
ング信号を消磁用回路に向け出力する。これによ
り、消磁用回路が駆動され、回転磁性体内にその
最大値が回転磁性体の保磁力以上となる減衰振動
磁場を発生させる。

回転磁性体内にこのような減衰振動磁場を発生
させると、第２図に示すように回転磁性体内の磁
化状態は振動磁場が減衰するにつれて磁化零状態
（Ｂ点）に復帰することになる。

このようにして、本発明のトルク検出装置によ
れば、外乱磁場発生後に回転磁性体を消磁処理し
磁化零状態とすることができる。このため、磁気
センサの感度及びオフセツト成分を一定とするこ
とができ、伝達トルクの測定を精度良くかつ再現
性良く行うことができる。

また、前述したように回転磁性体に不均一な分
布の外乱磁場が印加されると、回転磁性体のある
部分だけが着磁され、これにより回転磁性体円周
方向でのオフセツト出力変動が著しく増加するこ
ともある。

これに対し、本発明によれば前述した消磁処理
を行い回転磁性体全体を同一磁化状態、すなわち
磁化零状態に保つことができる。このため、磁気
センサ出力信号中に含まれる回転磁性体円周方向
でのオフセツト出力変動を大幅に抑制することが
できる。

特に、回転磁性体が停止あるいは低回転領域に
あり、かつ伝達トルクを応答性よく測定すること
が要求される場合には、ローパスフイルタを用い
て回転変動を除去できないため、磁気センサの出
力信号中に含まれる回転磁性体円周方向でのオフ
セツト出力変動が大きな問題となるが、本発明に
よれば、前述したように回転磁性体全体を常に均
一な磁化状態に保つことができるため、このよう
な問題点を解決し伝達トルクの測定を軸の停止状
態から高回転域に亘り高応答でかつ再現性良く行
うことが可能となる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、回転磁
性体に印加される外乱磁場に影響されることな
く、伝達トルクの測定を再現性良く高精度でかつ
高い応答性を持つて行うことが可能となる。

特に本発明によれば、回転磁性体に印加される
外乱磁場の発生を検出し、その都度、回転磁性体
を磁化零状態に戻してやることができる。このた
め、外乱磁場の発生に関係なく消磁動作を行うも
のに比べ、伝達トルクを連続測定する場合に極め
て効果的なものとなる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき説明
する。

第１実施例 第１図には本発明に係るトルク検出装置の好適
な第１実施例が示されており、実施例のトルク検
出装置は、トルク伝達軸１０に対し離隔的に対向
配置された磁気センサ１２を用い伝達軸１０内に
発生する磁歪量を検出している。

第３図及び第４図には前記磁気センサ１２の概
略が示されており、第３図にはその側面の概略、
第４図にはその正面の概略が示されている。

実施例において磁気センサ１２は、トルク伝達
軸１０と平行に配置された励磁コア１４と、この
励磁コア１４の内側に直交配置された検出コア１
８と、を含み、これら各コア１４，１８にそれぞ
れ励磁コイル１６及び検出コイル２０を巻き回す
ことにより形成されている。

第５図には、前記磁気センサ１２の励磁コイル
１６に接続された駆動回路３０と、検出コイル２
０に接続された検出信号処理回路３２の一例が示
されている。

前記駆動回路３０は、発振器２２及び交流増幅
器２６を含み、発振器２２から出力される正弦波
または三角波などの対称交流波形電圧を交流増幅
器２６を介して励磁コイル１６に印加し、トルク
伝達軸１０を交番磁化している。

これにより磁気センサ１２の検出コイル２０
は、トルク印加時にトルク伝達軸１０内に発生す
る磁歪量を起電力として検出し、その検出信号を
検出信号処理回路３２に向け出力している。

実施例の検出信号処理回路３２は、波器２
８、交流増幅器２４及び検波器２６を含み、検出
コイル２０の出力電圧を直流検波し、この直流検
波信号Ｓをトルク検出信号として出力している。

第１図に示すように、本発明の特徴的事項は、
回転磁性体であるトルク伝達軸１０に消磁コイル
４０を離隔的に対向配置し、外乱磁場により着磁
されたトルク伝達軸１０を磁化零状態に戻すこと
を可能としたことにある。

実施例において、前記消磁コイル４０は、トル
ク伝達軸１０の周囲に離隔的に巻き回して形成さ
れている。

そして、消磁用回路４２を形成する減衰振動電
流発生源４４から、前記消磁コイル４０に向け第
６図に示すような減衰振動電流が供給される。

ここにおいて、この減衰振動電流の値は、その
電流によつて回転磁性体内に発生する減衰振動磁
場の最大振幅がトルク伝達軸１０の保磁力以上と
なるよう設定する必要がある。

このようにすることにより、外乱磁場によりト
ルク伝達軸１０が着磁された場合でも、消磁コイ
ル４０に前記減衰振動電流を通電することによ
り、トルク伝達軸１０内の磁化状態を第２図に示
すＢ−Ｈ特性曲線に従つて磁化零状態に復帰させ
ることができる。

従つて、本発明によれば、外乱磁場の影響を受
けることなく、トルク伝達軸１０を介して伝達さ
れるトルクの測定を高い再現性をもつて精度良く
行うことが可能となる。

また、本発明において、前記消磁用回路４２を
駆動させるタイミングの決定は、トリガ回路４６
から出力される駆動タイミング信号に基づいて行
われている。

本実施例において、このトリガ回路４６は、外
乱磁場を検出する磁気センサ４７と、磁気センサ
４７が外乱磁場を検出する度に駆動タイミング信
号を減衰振動電流発生源４４へ向け出力するタイ
ミングパルス発生器４８と、を含み、トルク伝達
軸１０に外乱磁場が印加される毎にトルク伝達軸
１０を磁化零状態へ自動復帰するよう形成されて
いる。

本実施例においては、磁気センサ４７としてホ
ール素子を用いているが、本発明はこれに限らず
このような外乱磁場の検出を磁気抵抗素子、サー
チコイルあるいは消磁コイル４０自身を用いて行
つても良い。

また、実施例の減衰振動電流発生源４４は第６
図に示すように正弦波が指数関数的に減少するよ
うな電流を発生するよう形成されている。

また、本実施例において用いられるトルク伝達
軸１０の材質は、充分な機械的強度を有する
SCr420H浸炭焼入れ鋼であり、その保磁力は
40Oeである。従つて、前記減衰振動電流発生源
４４から供給される振動電流は、当然この値以上
の最大振幅磁場を発生させる電流振幅値を有する
ようにその値が設定されている。

さらに、本実施例の装置は、消磁処理中に検出
信号処理回路３２の機能を停止させ、消磁処理終
了後、該信号処理回路３２が自動的に再始動する
よう形成されている。具体的には、消磁コイル４
０の消磁電流を検知する電流センサ５０と、消磁
電流の検出開始タイミング及び検出終了タイミン
グと同期してパルス信号を発生させるタイミング
パルス発生器５２とが設けられている。

そして、消磁コイル４０に消磁電流が流れる
と、電流センサ５０がこれを検出し、その検出信
号の立ち上り（検出開始タイミング）に同期し
て、タイミングパルス発生器５２から検出信号処
理回路３２の機能停止を指示するタイミングパル
ス信号が出力される。

そして、前述した消磁動作が終了し、電流セン
サ５０の検出する消磁電流が零になると、タイミ
ングパルス発生器５２は検出信号処理回路３２の
機能を回復させるタイミングパルス信号を出力す
る。

このように、本実施例の装置では、トルク伝達
軸１０の消磁動作中は伝達トルクの検出動作を中
止するよう形成されているが、本発明はこれに限
らず、消磁処理中に検出信号処理回路３２を機能
させても、伝達トルクの検出を精度良くかつ高い
応答性をもつて行うことができる。

第７図及び第８図には、トルク伝達軸１０に同
一の外乱磁場を加えた後、従来装置及び本発明の
トルク検出装置をそれぞれ用いて測定した伝達ト
ルクの検出データが示されている。

第７図に示すように、従来装置では外乱磁場発
生後の出力特性が大きなヒステリシスを呈するこ
とになつたが、本発明の装置では、第８図に示す
ように外乱磁場の発生の有無に関係なくその出力
特性は安定したものとなることが確認された。

また、前記第１実施例においては、磁気センサ
１２として励磁コイルと検出コイルとを直交配置
したものを用いたが、本発明に係る磁気センサ１
２は、トルクを伝達することにより発生するトル
ク伝達軸１０の磁気特性の変化を検出するセンサ
であればよく、例えばインピダンス変化を検出す
る検出コイルだけの磁気センサを用いてもよい。

また、前記第１実施例においては、消磁処理中
に検出信号処理回路３２の機能を停止させるため
に、電流センサ５０とタイミングパルス発生器５
２を設けた場合を示したが、本発明はこれに限ら
ず、減衰振動電流発生源４４の作動時間を予め設
定しておき、タイミングパルス発生器４８から消
磁時間を示すゲート信号を検出信号処理回路３２
に供給し、検出信号処理回路３２の機能を消磁期
間中停止させるような構成としてもよい。

第２実施例 第９図には本発明に係るトルク検出装置の好適
な第２実施例が示されている。

前記第１実施例に係る装置は、消磁コイル４０
として専用のコイルを設けたのに対し、本実施例
に係る装置は、切替スイツチ５４を用い励磁コイ
ル１６を消磁コイルとして兼用したことを特徴と
するものである。

ここにおいて、前記切替スイツチ５４は通常は
交流増幅器２３側に接続されている。従つて、実
施例の装置では、発振器２２から交流増幅器２３
を介して正弦波または三角波などの対称交流波形
電圧がコイル１６に印加されるため、コイル１６
は励磁コイルとして機能しトルク伝達軸１０を交
番磁化することになる。

そして、タイミングパルス発生器４８から所定
の駆動タイミング信号が出力されると、前記スイ
ツチ５４は減衰振動電流発生源４４側に切り替わ
り、コイル１６を消磁コイル４０として機能させ
る。

すなわち、実施例の装置では、任意の外部信号
に同期して、タイミングパルス発生切４８から駆
動タイミング信号が減衰振動電流発生源４０及び
スイツチ５４に向け出力される。

これにより、前記スイツチ５４は交流増幅器２
３側から減衰振動電流発生源４４側へ切り替わ
る。そしてこれと同時に、減衰振動電流発生源４
４が駆動され、前記第１実施例で示したと同様な
減衰振同電流がコイル１６に供給される。

この結果、コイル１６は消磁コイルとして機能
し、トルク伝達軸１０に対する消磁処理を行うこ
とになる。

但し、この時コイル１６に通電される消磁電流
の最大振幅は、前記第１実施例と同様に、トルク
伝達軸１０の材料のもつ保磁力以上の磁場を発生
させるのに充分な値に設定されている。

本実施例において、タイミングパルス発生器４
８から出力されるタイミング信号は、任意の外部
信号に同期しているため、消磁処理を任意の時に
実施できる。したがつて、その消磁処理を、必要
に応じてトルク計測の開始時または計測終了時に
行うような構成としてもよい。また、一定間隔で
周期的に外部信号を入力し、その消磁処理を行う
ような構成としてもよい。

ところで、本実施例の装置では磁気センサ１２
の励磁コイル１６を消磁コイルとして兼用してい
るため、センサ１２の寸法上の制約から、消磁さ
れ得る範囲は限定される。従つて、本実施例では
トルク伝達軸１０を回転させて、トルク伝達軸表
面上の消磁したい部分を磁気センサ１２と対向す
る位置に順次移動させながら、消磁処理動作を行
う必要がある。

第１０図及び第１１図には、トルク伝達軸１０
表面上のある一部分だけを着磁させるような外乱
磁場を発生させた後に、従来装置及び本実施例の
装置を用いて測定した、トルク伝達軸円周方向
（０〜360°の範囲）、つまりトルク伝達軸一周に渡
つてのオフセツト出力データが示されている。な
お、実施例においてトルク伝達軸１０の材料とし
ては、第１実施例と同様にSCr420H浸炭焼入れ
鋼を用いた。

第１０図に示すように、従来の検出装置では、
トルク伝達軸表面上のある一部分だけを着磁させ
るような外乱磁場が発生すると、そのオフセツト
信号の回転磁性体円周方向分布は、その着磁部分
がスパイク状の波形を呈してしまい、伝達トルク
が一定の場合でもその検出信号Ｓが変化してしま
う。

これに対し、本実施例によれば、前述した消磁
処理を行うことにより、回転磁性体全体を同一磁
化状態、すなわち磁化零状態に保つことができ
る。このため、第１１図に示すように、磁気セン
サ出力信号中に含まれる回転磁性体円周方向での
オフセツト出力変動を大幅に抑制することができ
る。

また、本実施例においては、磁気センサ１２と
して励磁コイルと検出コイルとを直交配置したも
のを用いたが、これ以外に、例えば励磁コイルと
検出コイルとをトルク伝達軸１０に巻き回して形
成されたものを用いてもよい。

他の実施例 また、前記第２実施例では、消磁用回路４２と
して減衰振動電流発生源４４を用い消磁動作を行
う場合を例にとり説明したが、本発明はこれに限
らず、消磁用回路４２として一定振幅を有する振
動電流の発生源（通常の発振器）を用い消磁動作
を行うことも可能である。

この場合には、トルク伝達軸１０の保磁力以上
の振動磁場を発生させるに足る振動電流を磁気セ
ンサ１２に流し、トルク伝達軸１０内に保持力以
上の磁場を発生させる。そして、トルク伝達軸１
０を回転させ、伝達軸１０上の被消磁領域を磁気
センサ１２と最も接近している位置からしだいに
遠ざけてやればよい。

上記消磁動作をさらに詳細に説明する。トルク
伝達軸表面のある一点Ｐに着目すると、この着目
点Ｐの磁場強度は、磁気センサ１２と対向位置
（このときの回転角をΘ＝０とする）にある時に
最も大きいが、トルク伝達軸１０を徐々に回転さ
せていくと、前記着目点Ｐと磁気センサ１２との
距離が徐々に広がつていき、それと共にこの着目
点Ｐの磁場強度が減少していく。そして、回転角
がΘ＝180°となつたとき、着目点Ｐの磁場強度が
最少となる。従つて、振幅一定の振動電流を磁気
センサ１２に流し、トルク伝達軸１０をΘ＝0°か
らΘ＝180°まで回転させることにより、トルク伝
達軸１０の着目点Ｐ内に最大値が保持力以上とな
る減衰振動磁場を発生させ、このＰ点の消磁処理
を行うことができる。このメカニズムにより、こ
の方法の有効性は明らかとなる。

また、本実施例のトルク検出装置では消磁用回
路４２として前記第１及び第２実施例のような減
衰振動電流発生源４４を用いる必要がなく、単に
一定振幅の振動電流を発生させる発振器を設けれ
ば充分である。このため、例えば第９図に示す発
振器２２を消磁用回路４２として兼用することも
可能となり、装置全体の構成を極めて簡単なもの
とすることができる。

なお、この場合に発振器２２は、高周波で高出
力の仕様を持つものを用いることが好ましい。

また、前記各実施例においては、いずれもトル
ク伝達軸１０と対向するよう磁気センサ１２を１
個設けた場合を例に取り説明したが、本発明はこ
れに限らず、トルク伝達軸１０の周囲に磁気セン
サ１２を複数個配置するマルチセンサ構造を採用
すれば、その検出精度をさらに高めることが可能
となる。

すなわち、磁気センサ１２を単数配置とし、ト
ルク伝達軸１０を回転させた場合、回転に伴いト
ルク伝達軸１０の芯振れが生じ、磁気センサ１２
とトルク伝達軸１０との間隔が変化してしまうこ
とがある。この場合に、磁気センサ１２から出力
されるオフセツト出力を測定すると、トルク伝達
軸回転数と同じ周期を持つオフセツト出力変動波
形が表れ、トルク検出出力がトルク伝達軸１０の
回転に伴つて変化してしまうという問題が発生す
る。

しかし、前述したマルチセンサ構造を採用する
ことにより、トルク伝達軸１０の回転に伴うトル
ク検出出力変動が互いに相殺され、再現性が良好
な検出出力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトルク検出装置の好適な
第１実施例を示す説明図、第２図はトルク伝達軸
の消磁動作を示す説明図、第３図及び第４図は第
１図に示す装置に用いられる磁気センサの概略説
明図、第５図は第１図に示す駆動回路及び検出信
号処理回路の具体的な構成を示すブロツク図、第
６図は前記第１実施例において消磁コイルに流れ
る減衰振動電流の説明図、第７図は、外乱磁場発
生後において、従来装置を用いて測定したトルク
検出出力特性図、第８図は、外乱磁場発生後にお
いて、前記第１実施例に係る装置を用いて測定し
たトルク検出出力特性図、第９図は本発明に係る
トルク検出装置の好適な第２実施例を示す説明
図、第１０図は、外乱磁場発生後において、従来
装置を用いて測定したトルク伝達軸周方向のオフ
セツト出力分布の説明図、第１１図は、外乱磁場
発生後において、前記第２実施例に係る装置を用
いて測定したトルク伝達軸周方向のオフセツト出
力分布特性図、第１２図及び第１３図は、従来の
トルク検出装置に用いられた磁気センサの概略説
明図、第１４図は従来のトルク検出装置のブロツ
ク図、第１５図はトルク伝達軸の材料として選定
されたSCr420H浸炭焼入れ鋼のＢ−Ｈ特性図で
ある。 １０……トルク伝達軸、１２……磁気センサ、
１６……励磁コイル、２０……検出コイル、３０
……駆動回路、３２……処理回路、４０……消磁
コイル、４２……消磁用回路、４４……減衰振動
電流発生源、４６……トリガ回路、４７……磁気
センサ、４８……タイミングパルス発生器、５４
……切替スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トルクを伝達する回転磁性体の磁歪量をセン
   サを用いて測定し、測定された磁歪量に基づき前
   記伝達トルクを検出するトルク検出装置におい
   て、 前記回転磁性体に対向配置され、外乱磁場によ
   り着磁された回転磁性体を磁化零状態に戻す消磁
   コイルと、 最大値が前記回転磁性体の保磁力以上となる減
   衰振動磁場を回転磁性体内に発生させる振動電流
   を、前記消磁コイルに通電する消磁用回路と、 前記消磁用回路の駆動タイミング信号を出力す
   るトリガ回路と、 を含み、 前記トリガ回路は、回転磁性体に印加される外
   乱磁場の検出器を有し、外乱磁場検出時に駆動タ
   イミング信号を出力することを特徴とするトルク
   検出装置。 ２ 特許請求の範囲１記載の装置において、 前記トリガ回路は、任意の時に消磁処理ができ
   るよう、所定の外部信号に同期して駆動タイミン
   グ信号を出力することを特徴とするトルク検出装
   置。 ３ 特許請求の範囲１乃至２のいずれかに記載の
   装置において、 前記消磁用回路は、最大値が回転磁性体の保磁
   力以上となる減衰振動磁場を回転磁性体内に発生
   させる減衰振動電流を出力する減衰振動電流発生
   源を用いて形成されたことを特徴とするトルク検
   出装置。 ４ 特許請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の
   装置において、 前記磁気センサは、回転磁性体を交番磁化する
   励磁コイルと、トルク伝達軸内に発生する磁歪量
   を検出する検出コイルと、を含み、 前記励磁コイルは、スイツチを介して消磁用回
   路と交番磁化用の励磁用駆動回路とに選択的に接
   続可能に形成され、消磁コイルとして切替使用で
   きることを特徴とするトルク検出装置。