JPH09304199A - センサ - Google Patents
センサInfo
- Publication number
- JPH09304199A JPH09304199A JP14508896A JP14508896A JPH09304199A JP H09304199 A JPH09304199 A JP H09304199A JP 14508896 A JP14508896 A JP 14508896A JP 14508896 A JP14508896 A JP 14508896A JP H09304199 A JPH09304199 A JP H09304199A
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- JP
- Japan
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- cylinder
- magnetic
- shaft
- length
- gap
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- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 加工性や組み付け性が良く、高感度なセンサ
を提供することである。 【解決手段】 入力軸と、出力軸とを結合軸を介して同
軸的に連結し、入力軸と一体に回転する磁性体の第１円
筒と、出力軸と一体に回転する磁性体の第２円筒とをこ
れら両円筒端面に形成した凹凸が互いに入り込むように
対向させて配置し、この対向部の周囲に配置した磁束変
化検出手段で前記対向部の磁気抵抗変化を測定すること
によって、上記結合軸に入力されるトルク値を算出する
ようにしたセンサにおいて、第１または第２のうち一方
の円筒端面に形成した凹部の円周方向の長さが他方の円
筒端面に形成した凸部の円周方向の長さより長く、結合
軸が捩れていない中立状態において、凸部の両側の円周
方向に長さｄ1と長さｄ2との隙間を形成するとともに、
間隙長さｄ1と間隙長さｄ2とを等しくしない。
を提供することである。 【解決手段】 入力軸と、出力軸とを結合軸を介して同
軸的に連結し、入力軸と一体に回転する磁性体の第１円
筒と、出力軸と一体に回転する磁性体の第２円筒とをこ
れら両円筒端面に形成した凹凸が互いに入り込むように
対向させて配置し、この対向部の周囲に配置した磁束変
化検出手段で前記対向部の磁気抵抗変化を測定すること
によって、上記結合軸に入力されるトルク値を算出する
ようにしたセンサにおいて、第１または第２のうち一方
の円筒端面に形成した凹部の円周方向の長さが他方の円
筒端面に形成した凸部の円周方向の長さより長く、結合
軸が捩れていない中立状態において、凸部の両側の円周
方向に長さｄ1と長さｄ2との隙間を形成するとともに、
間隙長さｄ1と間隙長さｄ2とを等しくしない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、トルクまたは、
捩り角を測定するセンサに関するものである。
捩り角を測定するセンサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の電動式パワーステアリング装置
は、操舵輪に加えられた回転トルクを検出して、そのト
ルクに応じて操舵機構に設けた電動モータを回転させ、
操舵をアシストするものである。この時の、トルクを検
出する手段として、特公平５−７５９７５１号のような
トルクセンサが有った。これは、トーションバーを介し
て、入力軸と出力軸とを同軸に結合し、入力軸と出力軸
には軸の外側にそれぞれの軸と一体に回転する磁性体の
円筒を設けている。この磁性体円筒の対向する端面に
は、それぞれ歯部を有するラチェット歯状の凹凸を形成
している。そして、図９に示すように、両端面を所定の
距離を隔てて、互いのラチェット歯１０と歯１１とがか
み合うように対向している。そして、円筒の端面が対向
している部分の周囲には検出コイルを設置し、円筒の相
対回転により生じた磁性体円筒の対向する端面の磁気抵
抗変化を検出コイルにて測定することにより、トーショ
ンバーに加わるトルクを算出する。
は、操舵輪に加えられた回転トルクを検出して、そのト
ルクに応じて操舵機構に設けた電動モータを回転させ、
操舵をアシストするものである。この時の、トルクを検
出する手段として、特公平５−７５９７５１号のような
トルクセンサが有った。これは、トーションバーを介し
て、入力軸と出力軸とを同軸に結合し、入力軸と出力軸
には軸の外側にそれぞれの軸と一体に回転する磁性体の
円筒を設けている。この磁性体円筒の対向する端面に
は、それぞれ歯部を有するラチェット歯状の凹凸を形成
している。そして、図９に示すように、両端面を所定の
距離を隔てて、互いのラチェット歯１０と歯１１とがか
み合うように対向している。そして、円筒の端面が対向
している部分の周囲には検出コイルを設置し、円筒の相
対回転により生じた磁性体円筒の対向する端面の磁気抵
抗変化を検出コイルにて測定することにより、トーショ
ンバーに加わるトルクを算出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】２個の磁性体円筒の端
面の凹凸形状が、互いにかみ合う関係になっているの
で、正確な位置合わせをして、所定の面積ととを確
保しないと、両円筒の相対回転以前にかみ合ってしまう
ことがある。そのため、高い加工精度や、組み付け精度
が必要になり、製造コストが高かった。また、トルクの
検出感度もあまり高くなく、このようなセンサは、車両
のパワーステアリング装置に用いた場合、外乱に弱く、
制御の不備を招くことがあった。また、このような構成
のセンサは、円筒の相対回転により生じた磁性体円筒の
対向する端面の磁気抵抗変化を検出して、相対回転角、
つまり、捩り角を算出することもできるが、この捩り角
の検出感度も、トルクと同様に、高くない。そこで、こ
の発明の課題は、加工性や組み付け性が良く、高感度な
センサを提供することである。
面の凹凸形状が、互いにかみ合う関係になっているの
で、正確な位置合わせをして、所定の面積ととを確
保しないと、両円筒の相対回転以前にかみ合ってしまう
ことがある。そのため、高い加工精度や、組み付け精度
が必要になり、製造コストが高かった。また、トルクの
検出感度もあまり高くなく、このようなセンサは、車両
のパワーステアリング装置に用いた場合、外乱に弱く、
制御の不備を招くことがあった。また、このような構成
のセンサは、円筒の相対回転により生じた磁性体円筒の
対向する端面の磁気抵抗変化を検出して、相対回転角、
つまり、捩り角を算出することもできるが、この捩り角
の検出感度も、トルクと同様に、高くない。そこで、こ
の発明の課題は、加工性や組み付け性が良く、高感度な
センサを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】第１の発明のセンサは、
入力軸と、出力軸とを結合軸を介して同軸的に連結し、
入力軸と一体に回転する磁性体の第１円筒と、出力軸と
一体に回転する磁性体の第２円筒とをこれら両円筒端面
に形成した凹凸が互いに入り込むように対向させて配置
し、この対向部の周囲に配置した磁束変化検出手段で前
記対向部の磁気抵抗変化を測定することによって、上記
結合軸に入力されるトルク値を算出するようにしたセン
サを前提とし、第１または第２のうち一方の円筒端面に
形成した凹部の円周方向の長さが他方の円筒端面に形成
した凸部の円周方向の長さより長く、結合軸が捩れてい
ない中立状態において、凸部の両側の円周方向に長さｄ
1と長さｄ2との隙間を形成するとともに、間隙長さｄ1
と間隙長さｄ2とが等しく無いことを特徴とする。第２
の発明は、第１円筒と第２円筒との対向する端面の一部
が軸と非垂直な面を形成することを特徴とする。
入力軸と、出力軸とを結合軸を介して同軸的に連結し、
入力軸と一体に回転する磁性体の第１円筒と、出力軸と
一体に回転する磁性体の第２円筒とをこれら両円筒端面
に形成した凹凸が互いに入り込むように対向させて配置
し、この対向部の周囲に配置した磁束変化検出手段で前
記対向部の磁気抵抗変化を測定することによって、上記
結合軸に入力されるトルク値を算出するようにしたセン
サを前提とし、第１または第２のうち一方の円筒端面に
形成した凹部の円周方向の長さが他方の円筒端面に形成
した凸部の円周方向の長さより長く、結合軸が捩れてい
ない中立状態において、凸部の両側の円周方向に長さｄ
1と長さｄ2との隙間を形成するとともに、間隙長さｄ1
と間隙長さｄ2とが等しく無いことを特徴とする。第２
の発明は、第１円筒と第２円筒との対向する端面の一部
が軸と非垂直な面を形成することを特徴とする。
【０００５】第３の発明のセンサは、軸の一方の端部と
一体に回転する磁性体の第１円筒と、前記軸の他方の端
部と一体に回転する磁性体の第２円筒とを該両円筒端面
に形成した凹凸が互いに入り込むように対向させて配置
し、この対向部の周囲に配置した磁束変化検出手段で前
記対向部の磁気抵抗変化を測定することによって、前記
軸の端部間の捩り角を算出するようにしたセンサにおい
て、第１または第２のうち一方の円筒端面に形成した凹
部の円周方向の長さが他方の円筒端面に形成した凸部の
円周方向の長さより長く、前記軸が捩れていない中立状
態において、凸部の両側の円周方向に長さｄ1と長さｄ2
との隙間を形成するとともに、間隙長さｄ1と間隙長さ
ｄ2とが等しく無いことを特徴とする。第４の発明のセ
ンサは、第３の発明を前提とし、第１円筒と第２円筒と
の対向する端面の一部が軸と非垂直な面を形成すること
を特徴とする。第５の発明のセンサは、第３または、第
４の発明を前提とし、第１円筒および第２円筒と一体に
回転する軸が、２分割され、その間に性能を評価される
試料が結合されることを特徴とする。このように試料を
軸の中間に結合したので、両円筒の相対回転により、捩
りや、トルクが試料に加わる。
一体に回転する磁性体の第１円筒と、前記軸の他方の端
部と一体に回転する磁性体の第２円筒とを該両円筒端面
に形成した凹凸が互いに入り込むように対向させて配置
し、この対向部の周囲に配置した磁束変化検出手段で前
記対向部の磁気抵抗変化を測定することによって、前記
軸の端部間の捩り角を算出するようにしたセンサにおい
て、第１または第２のうち一方の円筒端面に形成した凹
部の円周方向の長さが他方の円筒端面に形成した凸部の
円周方向の長さより長く、前記軸が捩れていない中立状
態において、凸部の両側の円周方向に長さｄ1と長さｄ2
との隙間を形成するとともに、間隙長さｄ1と間隙長さ
ｄ2とが等しく無いことを特徴とする。第４の発明のセ
ンサは、第３の発明を前提とし、第１円筒と第２円筒と
の対向する端面の一部が軸と非垂直な面を形成すること
を特徴とする。第５の発明のセンサは、第３または、第
４の発明を前提とし、第１円筒および第２円筒と一体に
回転する軸が、２分割され、その間に性能を評価される
試料が結合されることを特徴とする。このように試料を
軸の中間に結合したので、両円筒の相対回転により、捩
りや、トルクが試料に加わる。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１〜図３に示す第１実施例は、
図示しない操舵輪を取り付けている入力軸２と、操舵機
構が取り付けられている出力軸３とを連結軸となるトー
ションバー１で同軸的に連結し、入力軸２はハウジング
９に軸受け８を介して回転自在に支持されている。入力
軸２の外周には、入力軸２と一体に回転する磁性体の第
１円筒４を、出力軸３の外周には、出力軸３と一体に回
転する第２円筒５とを設けている。この第１、第２円筒
４、５は、互いに対向する端面を所定距離だけ離して、
それぞれの軸に固定されている。そして、第１円筒４に
は凸部４ａが形成され、第２円筒５には凹部５ａが形成
されている。図２は、図１のＡ部拡大図で、図２のＢ部
をさらに拡大したのが図３であるが、これらの図に示す
ように、第１円筒４には幅Ｄ１の凸部４ａが、第２円筒
５には円周方向の幅Ｄ2の凹部５ａが形成され、Ｄ1＜Ｄ
2である。これら凸部４ａが、凹部５ａに入り込むとと
もに、凸部４ａの円周方向両側に隙間ができるようにし
て、第１円筒と第２円筒とは対向させている。そして、
結合軸が捩れていない中立状態において、凸部４ａの両
側の隙間長さｄ1と長さｄ2とが、等しくないように設定
している。
図示しない操舵輪を取り付けている入力軸２と、操舵機
構が取り付けられている出力軸３とを連結軸となるトー
ションバー１で同軸的に連結し、入力軸２はハウジング
９に軸受け８を介して回転自在に支持されている。入力
軸２の外周には、入力軸２と一体に回転する磁性体の第
１円筒４を、出力軸３の外周には、出力軸３と一体に回
転する第２円筒５とを設けている。この第１、第２円筒
４、５は、互いに対向する端面を所定距離だけ離して、
それぞれの軸に固定されている。そして、第１円筒４に
は凸部４ａが形成され、第２円筒５には凹部５ａが形成
されている。図２は、図１のＡ部拡大図で、図２のＢ部
をさらに拡大したのが図３であるが、これらの図に示す
ように、第１円筒４には幅Ｄ１の凸部４ａが、第２円筒
５には円周方向の幅Ｄ2の凹部５ａが形成され、Ｄ1＜Ｄ
2である。これら凸部４ａが、凹部５ａに入り込むとと
もに、凸部４ａの円周方向両側に隙間ができるようにし
て、第１円筒と第２円筒とは対向させている。そして、
結合軸が捩れていない中立状態において、凸部４ａの両
側の隙間長さｄ1と長さｄ2とが、等しくないように設定
している。
【０００７】ハウジング９の内側には断面コの字状の磁
性体のヨーク６が設けられている。このヨーク６は、第
１、第２円筒４、５を跨ぐ軸方向長さを有し、その軸方
向中央部は凸部４ａと凹部５ａとが対向する位置に略一
致するように配置されている。ヨーク６内には磁気結合
検出コイル７を設け、この検出コイル７を図示しない発
振器に接続することによって、ヨーク６は、第１、第２
円筒４、５とともに磁気回路を構成している。次に、こ
のような磁気回路を用いたトルクセンサの動作説明をす
る。操舵輪を操舵すると、それに伴い、入力軸２が回動
する。この時、出力軸３側は、操舵機構に連結されてい
るので、回動し難くなっている。そのため、トーション
バー１は捩れ、結果として、第１円筒４の凸部４ａと第
２円筒５の凹部５ａとの間の隙間長さｄ1、ｄ2が変化す
る。この磁気ギャップ断面積の変化に起因するインダク
タンスの変化をコイル７で検出して、電気信号として出
力し、入力トルクを検出することになる。
性体のヨーク６が設けられている。このヨーク６は、第
１、第２円筒４、５を跨ぐ軸方向長さを有し、その軸方
向中央部は凸部４ａと凹部５ａとが対向する位置に略一
致するように配置されている。ヨーク６内には磁気結合
検出コイル７を設け、この検出コイル７を図示しない発
振器に接続することによって、ヨーク６は、第１、第２
円筒４、５とともに磁気回路を構成している。次に、こ
のような磁気回路を用いたトルクセンサの動作説明をす
る。操舵輪を操舵すると、それに伴い、入力軸２が回動
する。この時、出力軸３側は、操舵機構に連結されてい
るので、回動し難くなっている。そのため、トーション
バー１は捩れ、結果として、第１円筒４の凸部４ａと第
２円筒５の凹部５ａとの間の隙間長さｄ1、ｄ2が変化す
る。この磁気ギャップ断面積の変化に起因するインダク
タンスの変化をコイル７で検出して、電気信号として出
力し、入力トルクを検出することになる。
【０００８】本発明のトルクセンサでは、隙間長さｄ1
とｄ2とを予め、異なるように設定して、検出感度を向
上させている。ｄ1≠ｄ2とすることで、磁束の変化の割
合が大きくなることを以下に証明する。図５は、この発
明の作動原理を表した概念図である。ここでは、図１の
ヨーク６と第１円筒４と、第１円筒４とヨーク６間の空
隙と、第２円筒５と、第２円筒５とヨーク６間の空隙を
１つの磁気コア２９として摸式化して表している。図５
に示すように、磁気コア２９における磁気回路２５の長
さをＬ、その断面積をＳとし、磁気ギャップ２３におけ
る磁気回路２５の長さをＧ、その断面積をＳGとする。
また、空気中の透磁率をμ0、磁気コア２９における透
磁率をμとする。さらに、磁束Φは、磁気コア２９の周
囲に漏れないものと簡略化し、かつ、磁気回路断面に一
様に流れるものとする。
とｄ2とを予め、異なるように設定して、検出感度を向
上させている。ｄ1≠ｄ2とすることで、磁束の変化の割
合が大きくなることを以下に証明する。図５は、この発
明の作動原理を表した概念図である。ここでは、図１の
ヨーク６と第１円筒４と、第１円筒４とヨーク６間の空
隙と、第２円筒５と、第２円筒５とヨーク６間の空隙を
１つの磁気コア２９として摸式化して表している。図５
に示すように、磁気コア２９における磁気回路２５の長
さをＬ、その断面積をＳとし、磁気ギャップ２３におけ
る磁気回路２５の長さをＧ、その断面積をＳGとする。
また、空気中の透磁率をμ0、磁気コア２９における透
磁率をμとする。さらに、磁束Φは、磁気コア２９の周
囲に漏れないものと簡略化し、かつ、磁気回路断面に一
様に流れるものとする。
【０００９】ここで、この磁気回路２５の磁気抵抗Ｒm
と、磁層Φおよび、起磁力Ｖmは、 Ｖm＝Ｒm・Φ … （１） の関係にある。なお、ここで起磁力Ｖmはコイル２６の
巻き数Ｎおよびコイル２６を端子２０から端子２１へ流
れる電流Ｉによって、Ｖm＝Ｎ・Ｉと定義されるもので
ある。また、このとき磁気回路２５の磁気抵抗Ｒmは、
磁気コア２９における磁気抵抗Ｌ／（μ・Ｓ）と、磁気
ギャップ２３における磁気抵抗Ｇ／（μ0・Ｓ）を直列
に接続したものであるから、 Ｒm＝Ｌ／（μ・Ｓ）＋Ｇ／（μ0・Ｓ） … （２） である。
と、磁層Φおよび、起磁力Ｖmは、 Ｖm＝Ｒm・Φ … （１） の関係にある。なお、ここで起磁力Ｖmはコイル２６の
巻き数Ｎおよびコイル２６を端子２０から端子２１へ流
れる電流Ｉによって、Ｖm＝Ｎ・Ｉと定義されるもので
ある。また、このとき磁気回路２５の磁気抵抗Ｒmは、
磁気コア２９における磁気抵抗Ｌ／（μ・Ｓ）と、磁気
ギャップ２３における磁気抵抗Ｇ／（μ0・Ｓ）を直列
に接続したものであるから、 Ｒm＝Ｌ／（μ・Ｓ）＋Ｇ／（μ0・Ｓ） … （２） である。
【００１０】したがって磁気コア２９中の磁界Ｈ（＝Φ
／（μ・Ｓ））は、 Ｈ＝Ｎ・Ｉ／｛（μ／μ0）・（Ｓ／ＳG）・Ｇ＋Ｌ｝ … （３） となるが、このＨを用いて磁気検知出力αを α＝Ｈ／（Ｎ・Ｉ）＝１／｛（μ／μ0）・（Ｓ／ＳG）・Ｇ＋Ｌ｝ … （４） と定義できる。この磁気検知出力αの値が大きいほど、
センサの感度が良いことになる。以下、この磁気検知出
力αの変化率について具体的に計算していくが、計算の
便宜上、 α＝１／｛（Ｓ／ＳG）・Ｇ＋Ｌ｝ … （５） として計算する。
／（μ・Ｓ））は、 Ｈ＝Ｎ・Ｉ／｛（μ／μ0）・（Ｓ／ＳG）・Ｇ＋Ｌ｝ … （３） となるが、このＨを用いて磁気検知出力αを α＝Ｈ／（Ｎ・Ｉ）＝１／｛（μ／μ0）・（Ｓ／ＳG）・Ｇ＋Ｌ｝ … （４） と定義できる。この磁気検知出力αの値が大きいほど、
センサの感度が良いことになる。以下、この磁気検知出
力αの変化率について具体的に計算していくが、計算の
便宜上、 α＝１／｛（Ｓ／ＳG）・Ｇ＋Ｌ｝ … （５） として計算する。
【００１１】トーションバー１が捻じれることによって
変化する磁気ギャップ面積を、図３に示すように面積
、、に分けて、それぞれが変化した場合の磁気検
出感度を計算する。第１円筒４に形成した凸部４ａは幅
Ｄ1、第２円筒５の凹部５ａは幅Ｄ2であり、凸部４ａの
両側にできる円周方向の隙間は、ｄ1とｄ2である。ま
た、面積の部分での、凸部４ａと凹部５ａとの軸方向
のラップ長をｆとし、凹部５ａの面積側の軸方向長さ
をｌ1とする。そして、中立状態での隙間ｄ1、ｄ2が、
入力軸２と出力軸３との相対回転により微小長さｄｘだ
け変化した場合を考える。
変化する磁気ギャップ面積を、図３に示すように面積
、、に分けて、それぞれが変化した場合の磁気検
出感度を計算する。第１円筒４に形成した凸部４ａは幅
Ｄ1、第２円筒５の凹部５ａは幅Ｄ2であり、凸部４ａの
両側にできる円周方向の隙間は、ｄ1とｄ2である。ま
た、面積の部分での、凸部４ａと凹部５ａとの軸方向
のラップ長をｆとし、凹部５ａの面積側の軸方向長さ
をｌ1とする。そして、中立状態での隙間ｄ1、ｄ2が、
入力軸２と出力軸３との相対回転により微小長さｄｘだ
け変化した場合を考える。
【００１２】面積について、隙間長さは、ｄ1→ｄ1＋
ｄｘと変化し、ラップ長さｆは変化しない。この時、磁
気感度Ｈ／（Ｎ・Ｉ）は、 １／（ｄ1／ｆ・Ｓ＋ｌ）→１／｛（ｄ1＋ｄｘ）／ｆ・
Ｓ＋ｌ｝ となる。ただし、Ｓは磁気回路中の検出部の断面積、ｌ
は磁路の長さである。そこで、磁気感度Ｈ／（Ｎ・Ｉ）
の変化は、 Δ（Ｈ／Ｎ・Ｉ） ＝１／｛（ｄ1＋ｄｘ）／ｆ・Ｓ＋ｌ｝−１／（ｄ1／ｆ・Ｓ＋ｌ） … （６） となる。面積、面積についても式（６）と同様に式
（７）、式（８）で表すことができる。
ｄｘと変化し、ラップ長さｆは変化しない。この時、磁
気感度Ｈ／（Ｎ・Ｉ）は、 １／（ｄ1／ｆ・Ｓ＋ｌ）→１／｛（ｄ1＋ｄｘ）／ｆ・
Ｓ＋ｌ｝ となる。ただし、Ｓは磁気回路中の検出部の断面積、ｌ
は磁路の長さである。そこで、磁気感度Ｈ／（Ｎ・Ｉ）
の変化は、 Δ（Ｈ／Ｎ・Ｉ） ＝１／｛（ｄ1＋ｄｘ）／ｆ・Ｓ＋ｌ｝−１／（ｄ1／ｆ・Ｓ＋ｌ） … （６） となる。面積、面積についても式（６）と同様に式
（７）、式（８）で表すことができる。
【数１】
【数２】 ここで、θは、軸心に垂直な平面に対する突出端の角度
である。
である。
【００１３】従って、面積、、のトータルのＨ／
（Ｎ・Ｉ）の変化率は、式（６）、式（７）、式（８）
の和の微分形となり、式（９）のようになる。
（Ｎ・Ｉ）の変化率は、式（６）、式（７）、式（８）
の和の微分形となり、式（９）のようになる。
【数３】 式（９）に数値をあてはめて、ｄ1≠ｄ2の場合と、ｄ1
＝ｄ2の場合との磁気検出感度を比較する。
＝ｄ2の場合との磁気検出感度を比較する。
【００１４】（ｉ）ｄ1≠ｄ2の場合 ｄ1＝１．５（ｍｍ）、ｄ2＝５（ｍｍ）、Ｄ1＝４（ｍ
ｍ）、ｆ＝３（ｍｍ）、ｌ1＝３．５（ｍｍ）、Ｓ＝３
０（ｍｍ2）、ｌ＝４２（ｍｍ）、θ＝２０°を、式
（９）に代入すると、式（１０）のようになり、
ｍ）、ｆ＝３（ｍｍ）、ｌ1＝３．５（ｍｍ）、Ｓ＝３
０（ｍｍ2）、ｌ＝４２（ｍｍ）、θ＝２０°を、式
（９）に代入すると、式（１０）のようになり、
【数４】 その結果、 ｄ／ｄｘ｛Ｈ／（Ｎ・Ｉ）｝＝−０．００２８８２８ … （１２） となる。
【００１５】(ii）ｄ1＝ｄ2の場合 ｄ1＝ｄ2＝３．２５、Ｄ1＝４（ｍｍ）、ｆ＝３（ｍ
ｍ）、ｌ1＝３．５（ｍｍ）、Ｓ＝３０（ｍｍ2）、ｌ＝
４２（ｍｍ）、θ＝２０°を、式（４）に代入すると、
式（１１）のようになり、
ｍ）、ｌ1＝３．５（ｍｍ）、Ｓ＝３０（ｍｍ2）、ｌ＝
４２（ｍｍ）、θ＝２０°を、式（４）に代入すると、
式（１１）のようになり、
【数５】 ｄ／ｄｘ｛Ｈ／（Ｎ・Ｉ）｝＝−０．０００９９５０８ … （１３） となる。
【００１６】式（１２）と式（１３）により、 （−０．００２８８２８）／（−０．０００９９５０
８）＝２．８９７ となり、ｄ1≠ｄ2の場合の方が、ｄ1＝ｄ2の場合に比べ
て、２．８９７倍、磁気検出感度が高いことになる。こ
のように、他の条件が等しければ、ｄ1≠ｄ2とすること
で、ｄ1＝ｄ2の場合と比べて、磁気検出感度を高くする
ことができる。図９に示す従来例の場合は、対向するラ
ッチェット歯１０と歯１１との間の面積、を本実施
例の面積、に置き換えて計算することができるが、
面積に対応する部分が無い分だけ、磁気検出感度が低
くなる。
８）＝２．８９７ となり、ｄ1≠ｄ2の場合の方が、ｄ1＝ｄ2の場合に比べ
て、２．８９７倍、磁気検出感度が高いことになる。こ
のように、他の条件が等しければ、ｄ1≠ｄ2とすること
で、ｄ1＝ｄ2の場合と比べて、磁気検出感度を高くする
ことができる。図９に示す従来例の場合は、対向するラ
ッチェット歯１０と歯１１との間の面積、を本実施
例の面積、に置き換えて計算することができるが、
面積に対応する部分が無い分だけ、磁気検出感度が低
くなる。
【００１７】図４に示す第２実施例は、θ＝０°の場合
であり、その他は、第１実施例と同様である。他の条件
を一定とした場合に、θ≠０°の第１実施例より、検出
感度は、低くなるが、凸部４ａや凹部４ａの加工が、容
易である。第１、第２実施例とも、筒部端面にラチェッ
ト歯を形成し、所定の距離を確保して設定する従来例に
比べて、加工精度及び、設定精度が不要となるととも
に、検出感度を上げることができる。
であり、その他は、第１実施例と同様である。他の条件
を一定とした場合に、θ≠０°の第１実施例より、検出
感度は、低くなるが、凸部４ａや凹部４ａの加工が、容
易である。第１、第２実施例とも、筒部端面にラチェッ
ト歯を形成し、所定の距離を確保して設定する従来例に
比べて、加工精度及び、設定精度が不要となるととも
に、検出感度を上げることができる。
【００１８】図６に示す第３実施例は、試料としての丸
棒３１の捩り剛性や塑性変形過程を測定する場合に適用
した例である。丸棒３１の右端には第１円筒３４が結合
され、その左端には第２円筒３５が結合されている。第
１円筒３４と第２円筒３５は、丸棒３１ごと軸受３２、
３３によって、ハウジング３９に支持されている。コイ
ル３７とヨーク３６は、第１実施例のコイル７、ヨーク
６と同様であり、第１円筒３４と第２円筒３５は、第１
実施例の第１円筒４、第２円筒５と同様に、凸部３４ａ
と、凹部３５ａが形成されている。そして、右端の回転
角βRと左端の回転角βLとの差、つまり、丸棒３１の捩
り角β＝βR−βLの測定原理は、第１実施例と同様なの
で、ここでは省略する。
棒３１の捩り剛性や塑性変形過程を測定する場合に適用
した例である。丸棒３１の右端には第１円筒３４が結合
され、その左端には第２円筒３５が結合されている。第
１円筒３４と第２円筒３５は、丸棒３１ごと軸受３２、
３３によって、ハウジング３９に支持されている。コイ
ル３７とヨーク３６は、第１実施例のコイル７、ヨーク
６と同様であり、第１円筒３４と第２円筒３５は、第１
実施例の第１円筒４、第２円筒５と同様に、凸部３４ａ
と、凹部３５ａが形成されている。そして、右端の回転
角βRと左端の回転角βLとの差、つまり、丸棒３１の捩
り角β＝βR−βLの測定原理は、第１実施例と同様なの
で、ここでは省略する。
【００１９】図７に示す第４実施例は、インサート部４
８ａと、ハブ４８ｂ、４８ｃとからなる継手４８を備え
たセンサである。ハブ４８ｂは軸４０に、ハブ４８ｃは
軸４１にそれぞれ結合されており、第１円筒４４と第２
円筒４５は、軸受４３、４２によって、ハウジング４９
に支持されている。なお、図中４６はヨーク、４７はコ
イルである。そして、第３実施例と同様にして、右端の
回転角βRと左端の回転角βLとの差を測定することがで
きる。これにより、例えば、軸４０が駆動側、軸４１が
負荷側に接続されているような場合、駆動力変化等の継
手４８への動力伝達の様子や、軸４０と軸４１との位相
変化等の挙動を測定し、評価することができる。
８ａと、ハブ４８ｂ、４８ｃとからなる継手４８を備え
たセンサである。ハブ４８ｂは軸４０に、ハブ４８ｃは
軸４１にそれぞれ結合されており、第１円筒４４と第２
円筒４５は、軸受４３、４２によって、ハウジング４９
に支持されている。なお、図中４６はヨーク、４７はコ
イルである。そして、第３実施例と同様にして、右端の
回転角βRと左端の回転角βLとの差を測定することがで
きる。これにより、例えば、軸４０が駆動側、軸４１が
負荷側に接続されているような場合、駆動力変化等の継
手４８への動力伝達の様子や、軸４０と軸４１との位相
変化等の挙動を測定し、評価することができる。
【００２０】図８に示す第５実施例は、第３、第４実施
例を応用して、防振材６０の性能を測定することができ
るセンサである。軸５０と一体に回転する第１円筒５４
と、軸５１と一体に回転する第２円筒５５とを、軸受５
３、５２によって、ハウジング５９に支持し、軸５０
と、軸５１との間に試料として、防振材６０を介在させ
ている。なお、上記実施例においては、磁束変化検出手
段として、コイルを用いたが、他に、ホール素子、磁気
抵抗素子、磁気ダイオード、磁気トランジスタ等の検出
手段を適用することができる。
例を応用して、防振材６０の性能を測定することができ
るセンサである。軸５０と一体に回転する第１円筒５４
と、軸５１と一体に回転する第２円筒５５とを、軸受５
３、５２によって、ハウジング５９に支持し、軸５０
と、軸５１との間に試料として、防振材６０を介在させ
ている。なお、上記実施例においては、磁束変化検出手
段として、コイルを用いたが、他に、ホール素子、磁気
抵抗素子、磁気ダイオード、磁気トランジスタ等の検出
手段を適用することができる。
【００２１】
【発明の効果】この発明により、連結軸が捩れて、対向
する円筒端面の凹凸の隙間の大きさが変化した時、この
変化に対応する磁気抵抗の検出感度が高くなるため、ト
ルクや、捩り角の検出感度が高くなった。また、高い組
み立て精度や、組み付け精度が不要となり、製造コスト
が低減できた。特に、第２、第４の発明では、第１円筒
と第２円筒との対向する端面の一部を軸と非垂直とする
ことにより、さらに磁気抵抗の検出感度を高めることが
できた。
する円筒端面の凹凸の隙間の大きさが変化した時、この
変化に対応する磁気抵抗の検出感度が高くなるため、ト
ルクや、捩り角の検出感度が高くなった。また、高い組
み立て精度や、組み付け精度が不要となり、製造コスト
が低減できた。特に、第２、第４の発明では、第１円筒
と第２円筒との対向する端面の一部を軸と非垂直とする
ことにより、さらに磁気抵抗の検出感度を高めることが
できた。
【図１】第１実施例の断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図２のＢ部拡大図である。
【図４】第２実施例の部分拡大図である。
【図５】この発明の作動原理を表した摸式図である。
【図６】第３実施例の断面図である。
【図７】第４実施例の断面図である。
【図８】第５実施例の断面図である。
【図９】従来例の部分拡大図である。
１ トーションバー ２ 入力軸 ３ 出力軸 ４、３４、４４、５４ 第１円筒 ４ａ、３４ａ 凸部 ５、３５、４５、５５ 第２円筒 ５ａ、３５ａ 凹部 ７、３７、４７、５７ 検出コイル ３１ 丸棒 ４８ 継手 ６０ 防振材
Claims (5)
- 【請求項１】 入力軸と、出力軸とを結合軸を介して同
軸的に連結し、入力軸と一体に回転する磁性体の第１円
筒と、出力軸と一体に回転する磁性体の第２円筒とをこ
れら両円筒端面に形成した凹凸が互いに入り込むように
対向させて配置し、この対向部の周囲に配置した磁束変
化検出手段で前記対向部の磁気抵抗変化を測定すること
によって、上記結合軸に入力されるトルク値を算出する
ようにしたセンサにおいて、第１または第２のうち一方
の円筒端面に形成した凹部の円周方向の長さが他方の円
筒端面に形成した凸部の円周方向の長さより長く、結合
軸が捩れていない中立状態において、凸部の両側の円周
方向に長さｄ1と長さｄ2との隙間を形成するとともに、
間隙長さｄ1と間隙長さｄ2とが等しく無いことを特徴と
するセンサ。 - 【請求項２】 第１円筒と第２円筒との対向する端面の
一部が軸と非垂直な面を形成することを特徴とする請求
項１に記載のセンサ。 - 【請求項３】 軸の一方の端部と一体に回転する磁性体
の第１円筒と、前記軸の他方の端部と一体に回転する磁
性体の第２円筒とを該両円筒端面に形成した凹凸が互い
に入り込むように対向させて配置し、この対向部の周囲
に配置した磁束変化検出手段で前記対向部の磁気抵抗変
化を測定することによって、前記軸の端部間の捩り角を
算出するようにしたセンサにおいて、第１または第２の
うち一方の円筒端面に形成した凹部の円周方向の長さが
他方の円筒端面に形成した凸部の円周方向の長さより長
く、前記軸が捩れていない中立状態において、凸部の両
側の円周方向に長さｄ1と長さｄ2との隙間を形成すると
ともに、間隙長さｄ1と間隙長さｄ2とが等しく無いこと
を特徴とするセンサ。 - 【請求項４】 第１円筒と第２円筒との対向する端面の
一部が軸と非垂直な面を形成することを特徴とする請求
項３に記載のセンサ。 - 【請求項５】 第１円筒および第２円筒と一体に回転す
る軸が、２分割され、その間に性能を評価される試料が
結合されることを特徴とする請求項３または、請求項４
に記載のセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14508896A JPH09304199A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14508896A JPH09304199A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09304199A true JPH09304199A (ja) | 1997-11-28 |
Family
ID=15377111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14508896A Pending JPH09304199A (ja) | 1996-05-15 | 1996-05-15 | センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09304199A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100550227B1 (ko) * | 2003-02-21 | 2006-02-08 | 엘에스전선 주식회사 | 자동차용 동력조향 토크감지장치 |
-
1996
- 1996-05-15 JP JP14508896A patent/JPH09304199A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100550227B1 (ko) * | 2003-02-21 | 2006-02-08 | 엘에스전선 주식회사 | 자동차용 동력조향 토크감지장치 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040629 |