JPH0647832U - 磁歪式トルクセンサ - Google Patents

磁歪式トルクセンサ

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JPH0647832U
JPH0647832U JP8953592U JP8953592U JPH0647832U JP H0647832 U JPH0647832 U JP H0647832U JP 8953592 U JP8953592 U JP 8953592U JP 8953592 U JP8953592 U JP 8953592U JP H0647832 U JPH0647832 U JP H0647832U
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敦巳 保科
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日本電子機器株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁歪式トルクセンサにおいて、磁歪シャフト
の磁気異方性部とコイルとの軸方向および径方向の位置
ずれを防止し、トルクの高精度検出を行う。 【構成】 コイルボビン25,26とコア部材22,2
3との間に一の弾性スペーサ27,27を設け、コア部
材22,23とケーシング21との間に他の弾性スペー
サ28,28をそれぞれ設ける。これにより、コイルボ
ビン25,26とコア部材22,23のガタ発生を防止
する。さらに、コイル11,12と磁歪シャフト2の磁
気異方性部2A,2Bの軸方向の位置ずれおよび径方向
のエアギャップのずれを防止でき、トルクの高精度検出
を行う。

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】
本考案は、例えば自動車エンジンの出力軸等に発生するトルクを検出するのに 用いて好適な磁歪式トルクセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は先に図9に示すような磁歪式トルクセンサを出願している。ここで 、この磁歪式トルクセンサを自動車用エンジンのトルク検出に用いた場合を例に 挙げて示す。
【0003】 図中、1は自動車の車体(図示せず)に固定され、軸方向両端に段付状の軸受 部1A,1Aを有する筒状のケーシングを示し、該ケーシング1の内周面の一側 には径方向内側に向けて環状の位置決め段部1Bが形成されている。
【0004】 2は磁歪シャフトを示し、該磁歪シャフト2は前記ケーシング1の各軸受部1 Aに設けられた軸受3,3を介して回転自在に支持され、例えばプロペラシャフ ト、アウトプットシャフト、ドライブシャフト等の一部をなしている。また、磁 歪シャフト2は例えばクロムモリブデン鋼の磁歪材料から円柱状に形成され、軸 方向中間には磁気異方性部2A,2Bが一体形成されている。また、磁気異方性 部2Aの外周面には、下向きに45°の角度をもって刻設された多数の一側スリ ット溝4,4,…と、該各一側スリット溝4に対向した磁気異方性部2Bの外周 面には、上向き45°の角度をもって刻設された多数の他側スリット溝5,5, …とが設けられている。
【0005】 6は各一側スリット溝4の外周側に位置し、前記ケーシング1の内周面に設け られた一側コア部材を示し、該一側コア部材6はフェライト等の磁性材料から有 底の段付筒状に形成された一対のコア片6A,6Aを衝合することにより筒状に 形成されている。7は他側コア部材を示し、該他側コア部材7は一側コア部材6 と対向して各コア片6Aと同様に、フェライト等の磁性材料からなる一対のコア 片7A,7Aから形成されている。また、コア部材6,7と磁歪シャフト2との 間には、微小なエアギャップが形成されている。
【0006】 8はコア部材6,7を取り囲むように設けられた段付筒状の位置決め部材を示 し、該位置決め部材8はコア部材6,7および後述するコイルボビン9,10お よびコイル11,12を樹脂材料により一体形成するもので、該位置決め部材8 の軸方向の中心部分には、環状凸部8Aが形成され、該環状凸部8Aの両側には 環状凹部8B,8Cが形成され、断面が略E字状となるように形成されている。 そして、環状凹部8B,8Cにはそれぞれコア部材6,7が挿入され、該コア部 材6,7の軸方向の位置決めを行なっている。
【0007】 9,10はコア部材6,7の内周側に設けられた一側コイルボビン、他側コイ ルボビンをそれぞれ示し、該コイルボビン9,10は樹脂材料から筒状に形成さ れた軸部9A,10Aと、該軸部9A,10Aの両端側から径方向外側に伸びる ように形成された環状鍔部9B,9B,10B,10Bとからなる。
【0008】 11,12はコイルボビン9,10の軸部9A,10Aの外周面に巻回された 励磁および検出コイルとしての一側コイル,他側コイルをそれぞれ示し、該コイ ル11,12は調整抵抗と共にブリッジ回路に形成され、発振器および差動増幅 器からなる検出回路(いずれも図示せず)に接続される。ここで、コイル11, 12は発振器からの高周波電圧により励磁されて磁束を発生する励磁コイルと、 磁気回路中を流れる磁束を検出する検出コイルとを兼ねて構成されている。
【0009】 13はケーシング1の位置決め段部1Bと軸方向で対向するように、他側に位 置して設けられた環状の固定部材を示し、該固定部材13は軸受3に当接される ことにより位置決め部材8をケーシング1内に固定するものである。即ち、コア 部材6,7、コイルボビン9,10およびコイル11,12が挿入された位置決 め部材8の一側面が前記ケーシング1内の位置決め段部1Bに当接するように、 該ケーシング1内に挿入した後に、他側から固定部材13を介して軸受3を他側 の軸受部1Aに圧入固定することで、ケーシング1内にコイル11,12等を位 置決めする。
【0010】 14,14はCリングを示し、該各Cリング14は前記磁歪シャフト2と軸受 3,3との相対的な位置決めを行うもので、前記ケーシング1の各軸受部1A, 1Aに設けられた軸受3,3を介して該各Cリング14によって軸方向への移動 を規制し、磁歪シャフト2をケーシング1に対して相対回転可能に位置決めして いる。これにより、磁歪シャフト2の磁気異方性部2A,2Bの各スリット溝4 ,5の位置とコイル11,12の位置が一致するようになっている。
【0011】 従来技術による磁歪式トルクセンサは上述の如き構成を有するもので、コイル 11,12に検出回路の発振器から交流電圧を印加すると、該コイル11,12 から生じた磁束によってコア部材6,7から磁歪シャフト2に亘る磁気回路を形 成する。そして、磁歪シャフト2にトルクが作用すると、該コイル11,12は スリット溝4,5によってインダクタンスが変化するから、該コイル11,12 を含んで構成されるブリッジ回路から磁歪シャフト2に作用したトルクに応じた 検出信号を得ることができる。
【0012】
【考案が解決しようとする課題】
ところで、磁歪式トルクセンサにおいては、トルクの検出感度を良くするため には、磁歪シャフト2の磁気異方性部2A,2Bとコイル11,12の軸方向の 相対位置および径方向のエアギャップ(磁気異方性部2A,2Bとコイル11, 12との距離)のずれを防止することが必要条件であることは一般に知られてい る。さらに、車両等のように振動,温度変化が著しいところに用いる場合には、 構成部品の経時劣化により該構成部品の寸法変化が発生する場合がある。さらに 、コア部材6,7およびコイルボビン9,10が振動ガタにより破損したときに は、破損部分から磁界が漏れ、トルクセンサとして機能しなくなるという問題が ある。
【0013】 特に、上述した従来技術による磁歪式トルクセンサでは、位置決め部材8およ びコイルボビン9,10は樹脂材料により形成されているから、温度等による経 時寸法変化が発生し易く、このため、磁気異方性部2A,2Bとコイル11,1 2の軸方向の相対位置および径方向のエアギャップ等が変化し、トルクの検出感 度を低下させるという問題がある。
【0014】 また、先願として、実開平2−128931号公報にはコア部材とケーシング との間に、該コア部材の外周面を弾性体からなるスペーサで覆うことにより、コ イルの中心軸線とシャフトの軸線と一致させるものがある。先に述べたように、 先願ではシャフトの磁気異方性部とコイルとの径方向のエアギャップの変化を防 止することができても、軸方向の相対位置の変化を防止することができないとい う問題がある。
【0015】 本考案は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本考案は磁歪シャフ トの磁気異方性部とコイル(コア部材)との軸方向の相対位置および径方向のエ アギャップの経時劣化に対する変動を防止することで、トルクの高精度検出を行 うことができると共に、振動に対する耐久性を向上した磁歪式トルクセンサを提 供することを目的としている。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本考案が採用する構成の特徴は、各コイルボビ ンと各コア部材との間には、該各コア部材に対する各コイルボビンの軸方向およ び径方向の位置ずれを防止すべく、該各コイルボビンの少なくともいずれか一方 の鍔部端面に環状の一の弾性スペーサを設け、かつ各コア部材とケーシングとの 間には、該ケーシングに対する各コア部材の軸方向および径方向の位置ずれを防 止すべく、該各コア部材の外側端面に環状の他の弾性スペーサをそれぞれ設けた ことにある。
【0017】 さらに、前記各弾性スペーサは軸方向においては圧縮固定され、径方向におい てはコイルボビンおよびコア部材の外周面の一部を覆うように折り曲げて固定す ることが望ましい。
【0018】
【作用】
上記構成により、各一の弾性スペーサはコア部材に対するコイルボビンの軸方 向の寸法変化および径方向の寸法変化を吸収し、各他の弾性スペーサはコア部材 とケーシングとの軸方向の寸法変化および径方向の寸法変化を吸収でき、磁歪シ ャフトの磁気異方性部とコイル(コア部材)との軸方向の位置ずれおよび径方向 のエアギャップの変化を防止すると共に、ガタ発生によるコイルボビンおよびコ ア部材の破損を防止することができる。
【0019】
【実施例】
以下、本考案の実施例を図1ないし図8に基づき説明する。なお、実施例では 前述した従来技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するも のとする。
【0020】 図中、21は本実施例による筒状のケーシングを示し、該ケーシング21は従 来技術のケーシング1とほぼ同様に、軸方向両端には軸受3が挿入される段付状 の軸受部21A,21Aが形成され、内周面の一側には径方向内側に向けて位置 決め段部21Bが形成されているものの、該位置決め段部21Bの内周面との立 ち上り部分には全周に亘って円弧上の面取り部21Cが形成され、該面取り部2 1Cにより後述する他の弾性スペーサ28の折曲げ部28Bを積極的に形成する ようになっている。
【0021】 22,23は前記磁歪シャフト2の各一側スリット溝4,他側スリット溝5の 外周側に位置し、ケーシング21の内周面に設けられた一側,他側コア部材を示 し、該コア部材22,23はフェライト等の磁性材料から有底の段付筒状に形成 された一対のコア片22Aと22B,23Aと23Bを衝合することにより筒状 に形成され、それぞれ軸方向内側に位置した一方のコア片22A,23Aの円板 状の底部は、後述する一の弾性スペーサ27,27が圧入される。
【0022】 24は樹脂材料により筒状に形成された位置決め部材を示し、該位置決め部材 24は軸方向の中央部分には径方向内側に向けて環状の位置決め段部24Aが形 成され、該位置決め段部24Aの軸方向の両側には前記コア部材22,23がそ れぞれ挿入されるコア部材挿入部24B,24Cが形成されている。そして、該 位置決め部材24の軸方向の長さ寸法は、前記コア部材挿入部24B,24Cに コア部材22,23を挿入した状態で、該コア部材22,23の両端が若干長く なって軸方向に突出するようになる。
【0023】 25,26はコア部材22,23の内周側に設けられた一側,他側コイルボビ ンをそれぞれ示し、該コイルボビン25,26は樹脂材料から筒状に形成された 軸部25A,26Aと、該軸部25A,26Aの両端側から径方向外側に向けて 形成され、径方向の突出寸法の異なる環状鍔部25Bと25C,26Bと26C とから構成され、内側に位置した一方の各環状鍔部25C,26Cの径方向寸法 は他方の各環状鍔部25B,26Bよりも短くなっている。
【0024】 27,27はフッ素系ゴム等により環状に形成された一の弾性スペーサを示し 、該各一の弾性スペーサ27は一側コア部材22のコア片22Aと一側コイルボ ビン25の環状鍔部25Cとの間および他側コア部材23のコア片23Aと他側 コイルボビン26の環状鍔部26Cとの間にそれぞれ挟持されるもので、図2お よび図3(右側のみ図示)に示すように、一の弾性スペーサ27の外径寸法は前 記コア片23Aの内周面よりも長くなり、かつ他側コイルボビン26の環状鍔部 26Cの径方向寸法が短くなっているから、コア片23A,23Bを合わせて他 側コア部材23を形成するときには、図3に示すように、一の弾性スペーサ27 の軸方向は厚さ寸法が自然厚さ寸法t01の2/3(t11)に圧縮されて形成され る圧縮部27Aと、環状鍔部26Cの外周面に沿って折り曲げられる折曲げ部2 7Bとなる。これにより、圧縮部27Aの弾性力で、他側コア部材23に対して 他側コイルボビン26の軸方向の位置ずれを吸収し、折曲げ部27Bにより、他 側コア部材23に対する他側コイルボビン26の径方向の位置ずれを吸収するこ とができる。なお、左側の一側コア部材22と一側コイルボビン25の間に挟持 される一の弾性スペーサ27においても同様である。
【0025】 28,28は他の弾性スペーサを示し、該各他の弾性スペーサ28は一側コア 部材22とケーシング21の位置決め段部21Bとの間および他側コア部材23 と後述の固定部材29との間にそれぞれ挟持されるもので、図4および図5(右 側のみ図示)に示すように、他の弾性スペーサ28の外径寸法は前記ケーシング 21の内周面よりも長くなり、該他の弾性スペーサ28の外周面は他側コア部材 23が軸方向に対して若干短尺となることで形成された隙間に入り込み、固定部 材29を介してケーシング21内に固定するときには、図5に示すように、他の 弾性スペーサ28の軸方向の厚さ寸法は自然厚さ寸法t02の2/3(t12) に圧 縮されてなる圧縮部28Aと、外周面は他側コア部材23に折り曲げられる折曲 げ部28Bとなる。これにより、圧縮部28Aの弾性力で、ケーシング21に対 して他側コア部材23の軸方向の位置ずれを吸収し、折曲げ部28Bにより、ケ ーシング21に対する他側コア部材23の径方向の位置ずれを吸収することがで きる。
【0026】 29は環状の固定部材を示し、該固定部材29は前記ケーシング21の位置決 め段部21Bに対向して形成され、一側の内周面には、全周に亘って円弧上の面 取り部29Aが形成され、ケーシング21内にコア部材22,23、コイルボビ ン25,26およびコイル11,12等を位置決め部材24と共に、軸受3によ り固定するときには、面取り部29Aで他の弾性スペーサ28の外周面を他側コ ア部材23側に強制的に折り曲げるようになっている。これにより、該固定部材 29および他の弾性スペーサ28を介して位置決め部材24等をケーシング21 に固定でき、ケーシング21内にコイル11,12等を位置決めしている。
【0027】 本実施例による磁歪式トルクセンサは上述の如き構成を有するもので、その基 本的作動については従来技術によるものと格別差異はない。
【0028】 かくして、本実施例によれば、コア部材22,23の内周側に設けられたコイ ルボビン25,26の間に各一の弾性スペーサ27をそれぞれ挟持し、コア片2 2Aと一側コイルボビン25の環状鍔部25Cとの間およびコア片23Aと他側 コイルボビン26の環状鍔部26Aとの間が軸方向の弾性力を発生する圧縮部2 7A,27Aとなり、一側コイルボビン25の環状鍔部25Cおよび他側コイル ボビン26の環状鍔部26Cの外周面を部分的に覆う部分が折曲げ部27B,2 7Bとなって、該各圧縮部27Aによって、コア部材22,23に対するコイル ボビン25,26の軸方向の位置ずれを吸収することができ、各折曲げ部27B によって、コア部材22,23に対するコイルボビン25,26の径方向の位置 ずれを吸収することができる。
【0029】 従って、経時劣化等により樹脂材料で形成されたコイルボビン25,26の寸 法変化があった場合でも、軸方向においては各圧縮部27Aが、径方向において は各折曲げ部27Bがそれぞれの寸法の変化分を吸収し、コア部材22,23に 対するコイルボビン25,26の位置ずれを吸収し、ガタ発生を防止できる。こ れにより、トルクセンサに振動が加わった場合でも、コア部材22,23および コイルボビン25,26のガタ発生を防止し、該コア部材22,23およびコイ ルボビン25,26の損傷を確実に防止できる。
【0030】 さらに、ケーシング21とコア部材22,23との間にも他の弾性スペーサ2 8,28が設けられいるから、樹脂材料により形成された位置決め部材24の寸 法が変化した場合でも、軸方向においては各圧縮部28Aが、径方向においては 各折曲げ部28Bがそれぞれの寸法の変化分を吸収し、ケーシング21に対する コア部材22,23の位置ずれを吸収できる。
【0031】 これにより、一の弾性スペーサ27および他の弾性スペーサ28をそれぞれコ イルボビン25,26とコア部材22,23との間およびコア部材22,23と ケーシング21との間にそれぞれ左右対称となるように挟持して用いることによ り、ケーシング21に対するコイルボビン25,26、即ちコイル11,12の 軸方向および径方向の位置ずれを確実に吸収することができる。
【0032】 また、ケーシング21にはCリング14,14を介して磁歪シャフト2が位置 決めして取付けられているから、経時劣化等により樹脂材料で形成されているコ イルボビン25,26および位置決め部材24等の寸法変化が発生した場合であ っても、各弾性スペーサ27,28によりケーシング21に対するコア部材22 ,23およびコイルボビン25,26の位置ずれを防止することがで、前記磁歪 シャフト2の磁気異方性部2A,2Bとコイル11,12の軸方向の相対位置の ずれおよび径方向のエアギャップのずれを確実に防止することができる。そして 、トルクの高精度検出を行うことができると共に、コア部材22,23およびコ イルボビン25,26のガタによる損傷を防止でき、トルクセンサの装置寿命を 効果的に延ばすことができる。
【0033】 なお、前記実施例では、一の弾性スペーサ27は一側コイルボビン25の環状 鍔部25Cと一側コア部材22のコア片22Aの間および他側コイルボビン26 の環状鍔部26Cと一側コア部材22のコア片23Aとの間にそれぞれ1個づつ 設けるようにしたが、本考案はこれに限らず、コイルボビン25,26の環状鍔 部25Bと25C,26Bと26Cの両側にそれぞれ一対づつ(合計4個)設け るようにしてもよい。一方、前記実施例と逆に、一側コイルボビン25および他 側コイルボビン26の外側に位置した環状鍔部を径方向寸法の小さな環状鍔部2 5C,26Cとして、それぞれコイルボビン25,26の外側に一の弾性スペー サ27をそれぞれ1個づつ設けるようにしてもよい。
【0034】 また、前記実施例では、ケーシング21の一側に位置決め段部21Bを形成す ると共に、他側に固定部材29を設けるようにして、ケーシング21内に位置決 め部材24を介してコア部材22,23等を固定するようにしたが、本考案はこ れに限らず、ケーシング21内への各部材の固定方法はCリングを用いても良く 、要はコイル11,12が一の弾性スペーサ27,コア部材22,23が他の弾 性スペーサ28を介してケーシング21に固定するようにすればよい。
【0035】 さらに、他の弾性スペーサ28に対してのみ強制的に折曲げ部28Bを形成す るように面取り部21C,29Aを形成するようにしたが、一の弾性スペーサ2 7に対してもコア部材22,23に面取り部を形成するようにしてもよい。
【0036】 さらにまた、前記実施例は2コイル型のトルクセンサについて詳述したが、本 考案はこれに限らず、4コイル型のトルクセンサに用いてもよく、この場合にお いても、各コイルボビンと各コア部材との間にそれぞれ一の弾性スペーサを用い るようにして、他の弾性スペーサはコア部材とケーシングとの間に挟持するよう にして用いればよい。
【0037】 またさらに、前記実施例では一の弾性スペーサ27および他の弾性スペーサ2 8の断面は長方形状になるようにしたが、外周側が折曲がり易いように図6,図 7,図8の31,32,33に示すように、一方,他方の面または両面を波状に 形成することにより、折曲げ部を形成し易いようにしてもよい。
【0038】
【考案の効果】
以上詳述した如く、本考案によれば、各コイルボビンと各コア部材の環状鍔部 との間には一の弾性スペーサを設け、かつ各コア部材とケーシングとの間には他 の弾性スペーサを設け、該各弾性スペーサは軸方向においては圧縮固定され、径 方向においてはコイルボビンおよびコア部材の外周面の一部を覆うように折り曲 げて固定するようにしたから、経時劣化等によりコイルボビン等に寸法変化が発 生した場合でも、軸方向のずれを弾性スペーサの圧縮固定で吸収し、径方向のず れを折り曲げ固定で吸収することができ、各弾性スペーサにより磁歪シャフトの 磁気異方性部とコイルとの軸方向の位置ずれおよび径方向のエアギャップのずれ を確実に防止することができ、トルクの高精度検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案による実施例を示す磁歪式トルクセンサ
の縦断面図である。
【図2】一の弾性スペーサをコア部材とコイルボビンと
の間に取付ける前の状態を示す説明図である。
【図3】一の弾性スペーサをコア部材とコイルボビンと
の間に取付けた状態を示す説明図である。
【図4】他の弾性スペーサをケーシングとコア部材との
間に取付ける前の状態を示す説明図である。
【図5】他の弾性スペーサをケーシングとコア部材との
間に取付けた状態を示す説明図である。
【図6】弾性スペーサの一の変形例を示す断面図であ
る。
【図7】弾性スペーサの二の変形例を示す断面図であ
る。
【図8】弾性スペーサの三の変形例を示す断面図であ
る。
【図9】従来技術による磁歪式トルクセンサの縦断面図
である。
【符号の説明】
2 磁歪シャフト 2A,2B 磁気異方性部 3,3 軸受 11,12 コイル(励磁および検出コイル) 21 ケーシング 22 一側コア部材 23 他側コア部材 24 位置決め部材 25 一側コイルボビン 26 他側コイルボビン 27 一の弾性スペーサ 28 他の弾性スペーサ

Claims (2)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒状のケーシングと、該ケーシング内に
    軸受を介して回転自在に支持され、磁気異方性部が形成
    された磁歪シャフトと、該磁歪シャフトの外周側を取り
    囲むように前記ケーシング内に設けられた少なくとも一
    対の筒状のコア部材と、該各コア部材の軸方向の位置決
    めを行う筒状の位置決め部材と、前記各コア部材の内周
    側にそれぞれ設けられ、両側に鍔部を有するコイルボビ
    ンと、前記磁歪シャフトに作用するトルクを電気信号と
    して検出すべく、該各コイルボビンにそれぞれ巻回され
    た励磁および検出コイルとからなる磁歪式トルクセンサ
    において、前記各コイルボビンと各コア部材との間に
    は、該各コア部材に対する各コイルボビンの軸方向およ
    び径方向の位置ずれを防止すべく、該各コイルボビンの
    少なくともいずれか一方の鍔部端面に環状の一の弾性ス
    ペーサを設け、かつ各コア部材とケーシングとの間に
    は、該ケーシングに対する各コア部材の軸方向および径
    方向の位置ずれを防止すべく、該各コア部材の外側端面
    に環状の他の弾性スペーサをそれぞれ設けたことを特徴
    とする磁歪式トルクセンサ。
  2. 【請求項2】 前記各弾性スペーサは軸方向においては
    圧縮固定され、径方向においてはコイルボビンおよびコ
    ア部材の外周面の一部を覆うように折り曲げて固定して
    なる請求項1記載の磁歪式トルクセンサ。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006132966A (ja) * 2004-11-02 2006-05-25 Calsonic Kansei Corp 磁歪式トルクセンサ
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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