JPH10160598A - トルク検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外乱に起因する磁束の変化による誤差成分を
排除してトルクの大きさ及び方向を高精度に検出する。 【解決手段】 外周部に磁歪管１４が固定された軸１２
に近接して配置された磁気検出器１６を有する。磁気検
出器１６は軸の周方向に隔置された一対の第一の脚部１
８Ａ及び１８Ｂと該第一の脚部に対し直角二等辺三角形
の頂点の位置に配置された第二の脚部１８Ｃとこれらの
脚部を接続する接続部１８Ｄとを有するコア１８を有す
る。第一の脚部の磁気的変化が検出コイル２０Ａ、２０
Ｂにより検出され、第二の脚部が励磁コイル２２により
励磁される。検出コイルの出力の差が演算され、該差に
基づき検出トルクが出力され、また検出コイルの出力の
和が演算され、その和の実効値が一定になるようゲイン
調整装置（３８）により励磁コイルの出力が調整され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トルク検出装置に
係り、更に詳細にはトルク−磁気変換を利用したトルク
検出装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】トルク−磁気変換を利用したトルク検出
装置の一つとして、例えば特開昭６２−２０３０３０号
公報に記載されている如く、円筒状のトルク伝達体の外
周面に固定された円筒状の磁歪管と、軸線方向に互いに
隔置された一対の検出コイル極と該一対の検出コイル極
を結ぶ線分を底辺とする直角二等辺三角形の頂点に対応
する位置に配置された励磁コイル極と、一対の検出コイ
ル極及び励磁コイル極を接続し支持する磁性体よりなる
筐体とを有するトルク検出装置が従来より知られてい
る。

【０００３】一般に軸に軸線周りのトルクが作用する
と、磁歪管には軸線に対し±４５°傾斜した方向に圧縮
応力及び引張り応力が発生し、これらの応力により磁歪
効果が発生され、これにより磁歪定数が正の場合には引
張り応力の方向の透磁率が増大すると共に圧縮応力の方
向の透磁率が減少する。また透磁率の増減はトルクの方
向により定まり、透磁率の増減量はトルクの大きさによ
り定まる。

【０００４】従って上記トルク検出装置によれば、励磁
コイル極によって磁歪管が交番励磁されることにより発
生される誘導磁界であって、軸に作用するトルクによる
透磁率変化が最も大きい方向、即ち軸線に対し±４５°
傾斜した方向の誘導磁界の磁束の変化が検出されるの
で、例えば軸線方向の磁束の変化が検出される場合に比
して精度よく軸に作用するトルクの大きさ及び方向を検
出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし筐体等を構成す
る磁性体の磁性（例えば透磁率）が温度等によって変化
したり、軸の回転に伴い磁歪管の外周面と各磁極との間
のクリアランスが変動したり、軸にその長手方向に作用
する力が変動したりし、これらの変動は検出される磁束
の変化に対し外乱として作用するため、検出される磁束
の変化にはこれらの外乱に起因する比較的大きい誤差成
分が含まれることがあり、そのため必ずしも高精度にト
ルクの大きさ及び方向を検出することができない。

【０００６】本発明は、軸線方向に互いに隔置された一
対の検出コイル極と該一対の検出コイル極を結ぶ線分を
底辺とする直角二等辺三角形の頂点に対応する位置に配
置された励磁コイル極とを有する従来のトルク検出装置
に於ける上述の如き問題に鑑みてなされたものであり、
本発明の主要な課題は、外乱に起因する磁束の変化によ
る誤差成分を排除することにより、トルクの大きさ及び
方向を高精度に検出することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述の如き主要な課題
は、本発明によれば、軸線に沿って延在し少なくとも外
周部が磁歪材にて形成された軸と、磁性体にて形成され
前記軸に近接して配置されたコアであって、前記軸の周
方向又は軸線方向に互いに隔置された一対の第一の脚部
と該第一の脚部を結ぶ線分を底辺とする直角二等辺三角
形の頂点に対応する位置に配置された第二の脚部と前記
第一及び第二の脚部を接続する接続部とを有するコア
と、前記一対の第一の脚部若しくは前記接続部の磁気的
変化を検出する一対の検出手段と、前記第二の脚部若し
くは前記接続部を励磁する励磁手段と、前記検出手段の
出力の差を演算し該差に基づき検出トルクを出力する手
段と、前記検出手段の出力の和を演算する手段と、前記
和の実効値が実質的に一定になるよう前記励磁手段若し
くは前記検出手段を調整する調整手段とを有するトルク
検出装置（請求項１の構成）、又は軸線に沿って延在し
少なくとも外周部が磁歪材にて形成された軸と、磁性体
にて形成され前記軸に近接して配置されたコアであっ
て、前記軸の周方向又は軸線方向に互いに隔置された一
対の第一の脚部と該第一の脚部を結ぶ線分を底辺とする
直角二等辺三角形の頂点に対応する位置に配置された第
二の脚部と前記第一及び第二の脚部を接続する接続部と
を有するコアと、前記一対の第一の脚部若しくは前記接
続部を励磁する一対のコイルと、前記一対のコイルに流
れる電流を検出する電流検出手段と、前記電流検出手段
の出力の差を演算し該差に基づき検出トルクを出力する
手段と、前記電流検出手段の出力の和を演算する手段
と、前記和の実効値が実質的に一定になるよう前記一対
のコイルへの入力を調整する調整手段とを有するトルク
検出装置（請求項４の構成）によって達成される。

【０００８】これらの構成に於いては、一対の第一の脚
部は第二の脚部、軸、接続部と共働して第一及び第二の
磁束通路を郭定している。また軸に軸線周りのトルクが
作用することにより軸の外周部に軸線に対し±４５°傾
斜した方向に圧縮応力及び引張り応力が発生されると、
引張り応力の方向の透磁率が増大すると共に圧縮応力の
方向の透磁率が減少し、これにより第一及び第二の磁束
通路の一方の透磁率が増大すると共に他方の磁束通路の
磁束通路の透磁率が減少し、透磁率の増減及び増減量は
それぞれトルクの方向及び大きさに対応している。

【０００９】またトルクの大小及び方向に拘らず磁束の
増大量及び磁束の減少量は実質的に互いに同一であり、
従ってトルク検出装置に外乱が作用していなければ磁束
の総和の変化は実質的に一定であるので、磁束の総和の
変化のずれ分は外乱に相当し、磁束の総和の変化が実質
的に一定になるよう、換言すれば一対の検出手段の出力
の和の実効値が一定になるよう励磁手段若しくは検出手
段を調整すれば、外乱の影響を排除することができる。

【００１０】上記請求項１の構成によれば、軸に作用す
るトルクによる透磁率変化が最も大きい方向の磁気的変
化が一対の検出手段により検出され、それらの検出手段
の出力の差が演算されその差に基づき検出トルクが出力
されるだけでなく、一対の検出手段の出力の和が演算さ
れ、その和の実効値が実質的に一定になるよう調整手段
によって励磁手段若しくは検出手段が調整されるので、
外乱に起因する透磁率の変化が排除され、従って軸に作
用するトルクの大きさ及び方向が更に一層高精度に検出
される。

【００１１】また上述の如く軸に軸線周りのトルクが作
用することにより軸の外周部に軸線に対し±４５°傾斜
した方向に圧縮応力及び引張り応力が発生されると、引
張り応力の方向の透磁率が増大すると共に圧縮応力の方
向の透磁率が減少し、これにより第一及び第二の磁束通
路の一方のインダクタンスが増大すると共に他方の磁束
通路のインダクタンスが減少し、インダクタンスの増減
及び増減量はそれぞれトルクの方向及び大きさに対応し
ている。

【００１２】またトルクの大小及び方向に拘らずインダ
クタンスの増大量及びインダクタンスの減少量は実質的
に互いに同一であり、従ってトルク検出装置に外乱が作
用していなければ第一及び第二の磁束通路を励磁するた
めの一対のコイルに流れる電流の総和の変化は実質的に
一定であるので、電流の総和の変化のずれ分は外乱に相
当し、電流の総和の実効値が実質的に一定になるよう励
磁手段若しくは検出手段を調整すれば、外乱の影響を排
除することができる。

【００１３】上記請求項４の構成によれば、軸に作用す
るトルクによる透磁率変化が最も大きい方向に設定され
た第一及び第二の磁束通路を励磁するための一対のコイ
ルに流れる電流が一対の検出手段により検出され、それ
らの検出手段の出力の差が演算されその差に基づき検出
トルクが出力されるだけでなく、一対の検出手段の出力
の和が演算され、その和の実効値が実質的に一定になる
よう調整手段によって一対のコイルへの入力が調整され
るので、外乱に起因するインダクタンスの変化が排除さ
れ、従って軸に作用するトルクの大きさ及び方向が更に
一層高精度に検出される。

【００１４】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於て、前記
検出手段は前記一対の第一の脚部若しくは前記接続部に
設けられた一対の検出コイルを含み、前記励磁手段は前
記第二の脚部若しくは前記接続部に設けられた励磁コイ
ルを含み、前記調整手段は前記一対の検出コイルにより
検出される誘導起電力の和の実効値が実質的に一定にな
るよう前記励磁コイルへの入力を調整するよう構成され
る（請求項２の構成）。

【００１５】上記請求項２の構成によれば、励磁コイル
により第二の脚部及び接続部が励磁され、第一及び第二
の磁束通路の磁気的変化が一対の検出手段により誘導起
電力として検出され、一対の検出手段により検出される
誘導起電力の和の実効値が実質的に一定になるよう調整
手段によって励磁コイルへの入力が調整されるので、二
つの磁束通路の磁束の総和の変化が確実に実質的に一定
に調整される。

【００１６】また本発明によれば、上述の主要な課題を
効果的に達成すべく、上記請求項１の構成に於て、前記
検出手段は前記一対の第一の脚部若しくは前記接続部に
設けられた一対の検出コイルと、前記一対の検出コイル
により検出される誘導起電力を増幅する一対の増幅手段
とを含み、前記調整手段は前記一対の増幅手段の出力の
和の実効値が実質的に一定になるよう前記一対の増幅手
段の少なくとも一方の増幅率を調整するよう構成される
（請求項３の構成）。

【００１７】請求項３の構成によれば、一対の第一の脚
部若しくは接続部に設けられた一対の検出コイルにより
検出される誘導起電力が一対の増幅手段によって増幅さ
れ、一対の増幅手段の出力の和の実効値が実質的に一定
になるよう調整手段によって一対の増幅手段の少なくと
も一方の増幅率が調整されるので、二つの磁束通路の磁
束の総和自体の変化はトルク検出装置に対する外乱に応
じて変動するが、一対の増幅手段の出力は二つの磁束通
路の磁束の総和の変化が実質的に一定である場合と等価
な値に調整される。

【００１８】

【課題解決手段の好ましい態様】本発明の一つの好まし
い態様によれば、上記請求項１乃至４の何れかの構成に
於いて、一対の第一の脚部は軸の周方向に互いに隔置さ
れ、これにより一対の第一の脚部が軸の軸線方向に互い
に隔置される場合に比してトルク検出装置の軸線方向長
さが低減される。

【００１９】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項２の構成に於いて、第一及び第二の磁束
通路に対し実質的に互いに等しい励磁エネルギが与えら
れるよう、励磁コイルは第二の脚部に設けられる。

【００２０】本発明の他の一つの好ましい態様によれ
ば、上記請求項３の構成に於いて、一対の増幅手段の増
幅率は軸にトルクが作用していない状況に於けるそれら
の増幅手段の出力が実質的に互いに等しいよう設定され
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照しつつ、本
発明によるトルク検出装置の幾つかの実施形態について
詳細に説明する。

【００２２】第一の実施形態 図１は本発明によるトルク検出装置の第一の実施形態を
示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）、図２は図１（Ａ）
の線II−IIに沿う拡大部分断面図である。

【００２３】図１に於いて、トルク検出装置１０は軸線
Ａに沿って互いに密に嵌合する実質的に円柱状の軸１２
及び実質的に円筒状の磁歪管１４と、磁歪管１４に近接
して配置された磁気検出器１６とを含んでいる。軸１２
は低透磁率の非磁性体にて形成され、磁歪管１４は磁歪
定数が正の磁歪材にて形成され、これらは互いに焼嵌め
されている。尚以上の構成は特に言及がない限り後述の
他の実施形態についても同様である。

【００２４】磁気検出器１６は軟磁性材にて形成された
コア１８を含んでいる。コア１８は磁歪管１４の周方向
に互いに隔置された一対の第一の脚部１８Ａ及び１８Ｂ
と、該一対の第一の脚部の中心を結ぶ線分を底辺とする
直角二等辺三角形の頂点に対応する位置に中心を有する
よう配置された第二の脚部１８Ｃと、第一及び第二の脚
部の上端を互いに接続し実質的に三角形の平板状をなす
接続部１８Ｄとを有している。各脚部１８Ａ〜１８Ｃは
互いに平行に延在し、それらの下端は磁歪管１４の外周
円筒面に近接してこれに対向している。

【００２５】特に図示の実施形態に於いては、一対の第
一の脚部１８Ａ及び１８Ｂにはそれぞれ検出コイル２０
Ａ及び２０Ｂが同一の巻数にて巻回され、第二の脚部１
８Ｃには励磁コイル２２が巻回されている。脚部１８Ａ
及び１８Ｃは接続部１８Ｄ及び磁歪管１４と共働して第
一の磁束通路２４を形成し、また脚部１８Ｂ及び１８Ｃ
は接続部１８Ｄ及び磁歪管１４と共働して第二の磁束通
路２６を形成するようになっている。検出コイル２０
Ａ、２０Ｂ及び励磁コイル２２は制御装置２８に接続さ
れている。

【００２６】図３に示されている如く、制御装置２８は
それぞれ検出コイル２０Ａ及び２０Ｂに接続された増幅
器３０Ａ及び３０Ｂを有し、これらの増幅器の出力は加
算増幅器３２及び差動増幅器３４へ入力されるようにな
っている。また制御装置２８は励磁コイル２２に接続さ
れた発振回路３６を有し、発振回路３６は数Ｋ〜１００
ＫＨz 程度の正弦波状又はパルス状の高周波電圧を励磁
コイル２２に印加するようになっている。

【００２７】励磁コイル２２が発振回路３６により駆動
され、第一の磁束通路２４及び第二の磁束通路２６に交
播磁束が与えられると、検出コイル２０Ａ及び２０Ｂに
は磁束の変化に対応する誘導起電力が発生するので、こ
れらの誘導起電力の電圧がそれぞれ増幅器３０Ａ及び３
０Ｂにより増幅される。加算増幅器３２は増幅器３０Ａ
及び３０Ｂの出力を加算増幅しその出力はＡＧＣ（オー
トゲインコントロール）３８へ入力される。また差動増
幅器３４は増幅器３０Ａ及び３０Ｂの出力を差動増幅し
て実効値化回路３９へ出力する。実効値化回路３９によ
り実効値化された電圧はその大きさ及び符号によりそれ
ぞれトルクの大きさ及び方向を示し、該電圧信号を受け
る表示装置４０はトルクの大きさ及び方向を表示する。

【００２８】特に増幅器３０Ａ及び３０Ｂのゲインは調
節可能であり、これらのゲインは軸１２にトルクが作用
していない状況に於ける差動増幅器３２の出力が０にな
るよう調節され、これにより脚部１８Ａ及び１８Ｂと磁
歪管１４の外周円筒面との間のクリアランスの相違等に
起因する磁束通路２４及び２６の磁気抵抗の相違が補正
される。またＡＧＣ３８は加算増幅器３２よりの出力に
基づき増幅器３０Ａ及び３０Ｂの出力の実効値の和が実
質的に一定になるよう、換言すれば二つの磁束通路２４
及び２６に流れる磁束による起電力の合計のエネルギが
発振回路３６により励磁コイル２２に与えられる励振エ
ネルギと実質的に一致するよう、発振回路３６のゲイン
を制御するようになっている。

【００２９】この実施形態に於いて、二つの磁束通路２
４及び２６の磁気抵抗が同一であり、また漏れ磁束を無
視できるとすれば、軸１２にトルクが作用していない状
況にて励磁コイル２２が駆動され第二の脚部１８Ｃが励
磁されると、脚部１８Ｃに流れる磁束は二つの磁束通路
２４及び２６に等しく分割される。従って検出コイル２
０Ａ及び２０Ｂに発生する誘導起電力は同一であり、差
動増幅器３２の出力は０になり、軸１２にはトルクが作
用していないことが判る。

【００３０】これに対し図４（Ａ）に示されている如
く、軸１２にトルクＴd が作用することにより、軸線Ａ
に対し４５°傾斜した方向の引張り応力Ｆdt及び圧縮応
力Ｆdcが磁歪管１４に作用すると、引張り応力Ｆdtの方
向（第一の磁束通路２４に平行な方向）の透磁率が増大
すると共に圧縮応力Ｆdcの方向（第二の磁束通路２６に
平行な方向）の透磁率が減少し、その増減量はトルクＴ
d の大きさに実質的に比例する。また図４（Ｂ）に示さ
れている如く、図４（Ａ）の場合とは逆方向にトルクＴ
d が作用することにより、軸線Ａに対し４５°傾斜した
方向の引張り応力Ｆdt及び圧縮応力Ｆdcが図４（Ａ）の
場合とは逆の方向に作用すると、図４（Ａ）の場合とは
逆の態様にて透磁率が増減し、この場合にも透磁率の増
減量はトルクＴd の大きさに実質的に比例する。

【００３１】従って図示の第一の実施形態によれば、ト
ルクＴd の方向に応じて第一の磁束通路２４及び第二の
磁束通路２６の一方の透磁率が増大すると共に他方の透
磁率が減少し、その透磁率の増減に応じて差動増幅器３
４の出力電圧が正又は負になり、またトルクＴd の大き
さに応じて差動増幅器３４の出力電圧が増減するので、
トルクＴd の方向及び大きさを検出することができる。

【００３２】また図４（Ａ）及び図４（Ｂ）の何れの場
合にも、軸１２にトルクが作用することによる第一の磁
束通路２４及び第二の磁束通路２６の一方の透磁率の増
大量及び他方の透磁率の減少量は実質的に同一であるの
で、二つの磁束通路２４及び２６に流れる磁束による起
電力の合計のエネルギと発振回路３６により励磁コイル
２２に与えられる励振エネルギとの間の偏差は、例えば
温度変化による透磁率の変化などの外乱成分である。

【００３３】図示の第一の実施形態によれば、二つの磁
束通路２４及び２６に流れる磁束による起電力の合計の
エネルギが発振回路３６により励磁コイル２２に与えら
れる励振エネルギと実質的に一致するよう、ＡＧＣ３８
により発振回路３６のゲインが制御されるので、温度変
化による透磁率の変化などの外乱成分を除去して軸１２
に作用するトルクＴd の方向及び大きさを正確に検出す
ることができる。

【００３４】第二の実施形態 図５は本発明によるトルク検出装置の第二の実施形態を
示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）、図６は第二の実施
形態の電気回路を示すブロック線図である。尚図５及び
図６に於いて、それぞれ図１及び図３に示された部分に
対応する部分には図１及び図３に於いて付された符号と
同一の符号が付されている。

【００３５】この実施形態に於いては、一対の第一の脚
部１８Ａ及び１８Ｂにはそれぞれコイル４２及び４４が
同一の巻数にて巻回されているが、第二の脚部１８Ｃに
はコイルは巻回されていない。また図６に示されている
如く、コイル４２及び４４は制御装置２８の発振回路３
６に接続されているが、コイル４２及び４４を発振回路
３６に接続する導線の途中にはそれぞれ電流電圧変換回
路４６及び４８が設けられている。電流電圧変換回路４
６及び４８の出力電圧は加算増幅器３２及び差動増幅器
３４へ入力され、ＡＧＣ３８は加算増幅器３２よりの出
力電圧に基づき電流電圧変換回路４６及び４８の出力の
実効値の和が実質的に一定になるよう発振回路３６のゲ
インを制御するようになっている。

【００３６】この実施形態に於いて、軸１２にトルクが
作用していない状況に於ける二つの磁束通路２４及び２
６のインダクタンスが同一であり、また漏れ磁束を無視
できるとすれば、軸１２にトルクが作用していない状況
にてコイル４２及び４４が例えば図７（Ａ）に示された
電圧パターンにて駆動されると、コイル４２及び４４に
は図７（Ｂ）に於いて実線にて示されたパターンにて電
流が流れ、これらの電流パターンは互いに同一であるの
で、電流電圧変換回路４６及び４８の出力電圧のパター
ンも互いに同一である。従って差動増幅器３２の出力は
０になり、軸１２にはトルクが作用していないことが判
る。

【００３７】これに対し図４（Ａ）に示されている如
く、軸１２にトルクＴd が作用することにより、軸線Ａ
に対し４５°傾斜した方向の引張り応力Ｆdt及び圧縮応
力Ｆdcが磁歪管１４に作用すると、引張り応力Ｆdtの方
向の透磁率が増大して第一の磁束通路２４のインダクタ
ンスが増大すると共に、圧縮応力Ｆdcの方向の透磁率が
減少して第二の磁束通路２６のインダクタンスが減少
し、インダクタンスの増減量はトルクＴd の大きさに実
質的に比例する。また図４（Ｂ）に示されている如く、
図４（Ａ）の場合とは逆方向にトルクＴd が作用するこ
とにより、軸線Ａに対し４５°傾斜した方向の引張り応
力Ｆdt及び圧縮応力Ｆdcが図４（Ａ）の場合とは逆の方
向に作用すると、図４（Ａ）の場合とは逆の態様にて透
磁率及びインダクタンスが増減し、この場合にもインダ
クタンスの増減量はトルクＴd の大きさに実質的に比例
する。

【００３８】磁束通路のインダクタンスが増大すると、
対応するコイルに流れる電流パターンは図７（Ｂ）に於
いて破線にて示されたパターンになり、磁束通路のイン
ダクタンスが減少すると、対応するコイルに流れる電流
パターンは図７（Ｂ）に於いて一点鎖線にて示されたパ
ターンになるので、図示の第二の実施形態によれば、両
者の偏差の符号、従って差動増幅器３４の出力電圧の符
号によりトルクＴd の方向を検出することができ、また
両者の偏差の大きさ、従って差動増幅器３４の出力電圧
の最大値、有効電圧などによりトルクＴd の大きさを検
出することができる。

【００３９】また図４（Ａ）及び図４（Ｂ）の何れの場
合にも、軸１２にトルクが作用することによる第一の磁
束通路２４及び第二の磁束通路２６の一方のインダクタ
ンスの増大量及び他方のインダクタンスの減少量は実質
的に同一であるので、加算増幅器３２の出力電圧の変動
量は、例えば温度変化による透磁率の変化などの外乱成
分である。図示の第二の実施形態によれば、加算増幅器
３２よりの出力電圧が実質的に一定になるよう発振回路
３６のゲインがＡＧＣ３８により制御されるので、温度
変化による透磁率の変化などの外乱成分を除去して軸１
２に作用するトルクＴd の方向及び大きさを正確に検出
することができる。

【００４０】第三及び第四の実施形態 図８及び図９はそれぞれ本発明によるトルク検出装置の
第三及び第四の実施形態の磁気検出器を示す平面図
（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。

【００４１】図８に示された第三の実施形態の磁気検出
器は第一の実施形態の磁気検出器に対応しており、この
実施形態に於いては、第一の脚部１８Ａ及び第二の脚部
１８Ｃ、第一の脚部１８Ｂ及び第二の脚部１８Ｃはそれ
ぞれ断面実質的に円形の棒状をなすコア１８Ｅ及び１８
Ｆにより互いに接続されている。コア１８Ｅ及び１８Ｆ
はそれぞれ対応する脚部及び図には示されていない磁歪
管と共働して第一の磁束通路２４及び第二の磁束通路２
６を郭定している。コア１８Ｅ及び１８Ｆにはそれぞれ
脚部１８Ａ及び１８Ｂに近接して巻数が同一の検出コイ
ル２０Ａ及び２０Ｂが巻回され、また脚部１８Ｃに近接
して巻数が同一で互いに直列に接続された励磁コイル２
２Ａ及び２２Ｂが巻回されている。励磁コイル２２Ａ及
び２２Ｂは図には示されていないが図３に示された発振
回路３６と同一の発振回路により同時に駆動されるよう
になっている。

【００４２】従ってこの第三の実施形態は、第一の磁束
通路２４及び第二の磁束通路２６がそれぞれ励磁コイル
２２Ａ及び２２Ｂにより個別に励磁される点を除き、上
述の第一の実施形態の場合と同様に作動し、これにより
温度変化による透磁率の変化などの外乱成分を除去して
軸に作用するトルクの方向及び大きさを正確に検出する
ことができる。

【００４３】図９に示された第四の実施形態の磁気検出
器は第二の実施形態の磁気検出器に対応している。この
実施形態に於いても、第一の脚部１８Ａ及び第二の脚部
１８Ｃ、第一の脚部１８Ｂ及び第二の脚部１８Ｃはそれ
ぞれ断面実質的に円形の棒状をなすコア１８Ｅ及び１８
Ｆにより互いに接続され、コア１８Ｅ及び１８Ｆはそれ
ぞれ対応する脚部及び図には示されていない磁歪管と共
働して第一の磁束通路２４及び第二の磁束通路２６を郭
定している。コア１８Ｅ及び１８Ｆにはそれぞれ巻数が
同一のコイル４２及び４４が巻回されている。コイル４
２及び４４は図には示されていないが図６に示された発
振回路３６と同一の発振回路により同時に駆動され、ま
たそれらのコイルに流れる電流はそれぞれ電流電圧変換
回路４６及び４８と同一の電流電圧変換回路により電圧
信号に変換されるようになっている。

【００４４】従ってこの第四の実施形態は上述の第二の
実施形態の場合と同様に作動し、これにより温度変化に
よる透磁率の変化などの外乱成分を除去して軸に作用す
るトルクの方向及び大きさを正確に検出することができ
る。

【００４５】第五の実施形態 図１０及び図１１はそれぞれ本発明によるトルク検出装
置の第五の実施形態を示す縦断面図及び横断面図であ
る。

【００４６】この実施形態の磁気検出器１６は第一の実
施形態の磁気検出器に対応しており、この実施形態に於
いては、それぞれ検出コイル２０Ａ、２０Ｂ及び励磁コ
イル２２が巻回された各脚部１８Ａ〜１８Ｃは軸１２の
軸線Ａに対し放射状に延在し、それらの外端にてハウジ
ング５０に一体的に固定されている。ハウジング５０は
軟磁性材にて形成され、軸線Ａに沿って延在する円筒状
をなしており、これにより第一及び第三の実施形態に於
けるコアと同様に機能する。

【００４７】この実施形態は、他の点については上述の
第一の実施形態と同様に構成されており、従ってこの実
施形態も上述の第一の実施形態の場合と同様に作動し、
これにより温度変化による透磁率の変化などの外乱成分
を除去して軸に作用するトルクの方向及び大きさを正確
に検出することができる。

【００４８】またこの実施形態によれば、第一乃至第四
の実施形態の場合に比して磁歪管１４に於ける第一の磁
束通路２４及び第二の磁束通路２６の長さが長く、従っ
てこれらの実施形態の場合に比して広い範囲に亘りトル
クによる磁歪管の透磁率の変化を検出することができる
ので、第一乃至第四の実施形態の場合に比して一層正確
にトルクの方向及び大きさを検出することができる。

【００４９】更にこの実施形態によれば、ハウジング５
０が第一乃至第四の実施形態に於けるコア１８の機能を
も果たし、コイルが巻回された各脚部が実質的に円筒状
のハウジングの内面に例えばねじ止めにより固定されれ
ばよいので、第一乃至第四の実施形態の場合に比して部
品点数及びコストを低減することができる。

【００５０】以上に於ては本発明を特定の実施形態につ
いて詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定
されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実
施形態が可能であることは当業者にとって明らかであろ
う。

【００５１】例えば上述の各実施形態に於いては、一対
の第一の脚部１８Ａ及び１８Ｂは磁歪管１４の周方向に
互いに隔置され、これにより一対の第一の脚部が磁歪管
の軸線Ａに沿って互いに隔置される場合に比して磁気検
出器１６の軸線方向長さが低減されているが、一対の第
一の脚部は磁歪管の軸線Ａに沿って互いに隔置されても
よい。

【００５２】また上述の各実施形態に於いては、軸１２
は非磁性材にて形成されているが、磁歪管１４に於ける
磁歪効果の逆現象と同一の逆現象が軸に於いても発生す
るよう、軸は負の磁歪定数を有する磁歪材にて形成され
てもよく、その場合には図示の各実施形態の場合よりも
トルクの検出感度及び検出精度を更に一層向上させるこ
とができる。

【００５３】また上述の第一乃至第四の実施形態に於い
ては、コア１８は軸線Ａに平行に延在する平板状をな
し、各脚部１８Ａ〜１８Ｃは互いに平行に延在している
が、コアは軸線Ａに対し傾斜して配設されてもよく、ま
た例えば軸線Ａの周りに円筒面状に延在するよう構成さ
れてもよく、各脚部は軸線Ａの周りに放射状に延在して
いてもよい。

【００５４】更に上述の第五の実施形態の磁気検出器は
第一の実施形態の磁気検出器に対応しているが、脚部１
８Ａ及び１８Ｂに巻数が同一の検出コイル４２及び４４
が巻回され、また脚部１８Ｃの励磁コイル２２が省略さ
れることにより、この実施形態は第二の実施形態の磁気
検出器に対応するよう構成されてもよい。

【００５５】

【発明の効果】以上の説明より明らかである如く、本発
明の請求項１の構成によれば、一対の検出手段の出力の
和が演算され、その和の実効値が実質的に一定になるよ
う調整手段によって励磁手段若しくは検出手段が調整さ
れ、また本発明の請求項４の構成によれば、一対のコイ
ルに流れる電流を検出する一対の検出手段の出力の和が
演算され、その和の実効値が実質的に一定になるよう調
整手段によって一対のコイルへの入力が調整されるの
で、外乱に起因する透磁率やインダクタンスの変化を排
除し、これにより軸に作用するトルクの大きさ及び方向
を従来に比して更に一層高精度に検出することができ
る。

【００５６】また請求項２の構成によれば、一対の検出
手段により検出される誘導起電力の和の実効値が実質的
に一定になるよう調整手段によって励磁コイルへの入力
が調整されるので、二つの磁束通路の磁束の総和の変化
を確実に実質的に一定に調整し、これにより外乱の影響
を確実に排除することができる。

【００５７】また請求項３の構成によれば、一対の増幅
手段の出力の和の実効値が実質的に一定になるよう調整
手段によって一対の増幅手段の少なくとも一方の増幅率
が調整されるので、二つの磁束通路の磁束の総和自体の
変化はトルク検出装置に対する外乱に応じて変動する
が、一対の増幅手段の出力を二つの磁束通路の磁束の総
和の変化が実質的に一定である場合と等価な値に調整
し、これにより外乱の影響を確実に排除することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトルク検出装置の第一の実施形態
を示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。

【図２】図１（Ａ）の線II−IIに沿う拡大部分断面図で
ある。

【図３】第一の実施形態の電気回路を示すブロック線図
である。

【図４】軸にトルクが作用した場合に磁歪管に生じる応
力を示すベクトル図である。

【図５】本発明によるトルク検出装置の第二の実施形態
を示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。

【図６】第二の実施形態の電気回路を示すブロック線図
である。

【図７】第二の実施形態のコイルに印加される電圧及び
コイルに流れる電流を示す図である。

【図８】本発明によるトルク検出装置の第三の実施形態
の磁気検出器を示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）であ
る。

【図９】本発明によるトルク検出装置の第四の実施形態
の磁気検出器を示す平面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）であ
る。

【図１０】本発明によるトルク検出装置の第五の実施形
態を示す縦断面図である。

【図１１】図１０の線ＸＩ−ＸＩに沿う第五の実施形態
の横断面図である。

【符号の説明】

１０…トルク検出装置 １２…軸 １４…磁歪管 １６…磁気検出器 １８…コア １８Ａ〜１８Ｃ…脚部 ２０Ａ、２０Ｂ…検出コイル ２２…励磁コイル ２４、２６…磁束通路 ２８…制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸線に沿って延在し少なくとも外周部が磁
   歪材にて形成された軸と、磁性体にて形成され前記軸に
   近接して配置されたコアであって、前記軸の周方向又は
   軸線方向に互いに隔置された一対の第一の脚部と該第一
   の脚部を結ぶ線分を底辺とする直角二等辺三角形の頂点
   に対応する位置に配置された第二の脚部と前記第一及び
   第二の脚部を接続する接続部とを有するコアと、前記一
   対の第一の脚部若しくは前記接続部の磁気的変化を検出
   する一対の検出手段と、前記第二の脚部若しくは前記接
   続部を励磁する励磁手段と、前記検出手段の出力の差を
   演算し該差に基づき検出トルクを出力する手段と、前記
   検出手段の出力の和を演算する手段と、前記和の実効値
   が実質的に一定になるよう前記励磁手段若しくは前記検
   出手段を調整する調整手段とを有するトルク検出装置。
2. 【請求項２】請求項１のトルク検出装置に於いて、前記
   検出手段は前記一対の第一の脚部若しくは前記接続部に
   設けられた一対の検出コイルを含み、前記励磁手段は前
   記第二の脚部若しくは前記接続部に設けられた励磁コイ
   ルを含み、前記調整手段は前記一対の検出コイルにより
   検出される誘導起電力の和の実効値が実質的に一定にな
   るよう前記励磁コイルへの入力を調整することを特徴と
   するトルク検出装置。
3. 【請求項３】請求項１のトルク検出装置に於いて、前記
   検出手段は前記一対の第一の脚部若しくは前記接続部に
   設けられた一対の検出コイルと、前記一対の検出コイル
   により検出される誘導起電力を増幅する一対の増幅手段
   とを含み、前記調整手段は前記一対の増幅手段の出力の
   和の実効値が実質的に一定になるよう前記一対の増幅手
   段の少なくとも一方の増幅率を調整することを特徴とす
   るトルク検出装置。
4. 【請求項４】軸線に沿って延在し少なくとも外周部が磁
   歪材にて形成された軸と、磁性体にて形成され前記軸に
   近接して配置されたコアであって、前記軸の周方向又は
   軸線方向に互いに隔置された一対の第一の脚部と該第一
   の脚部を結ぶ線分を底辺とする直角二等辺三角形の頂点
   に対応する位置に配置された第二の脚部と前記第一及び
   第二の脚部を接続する接続部とを有するコアと、前記一
   対の第一の脚部若しくは前記接続部を励磁する一対のコ
   イルと、前記一対のコイルに流れる電流を検出する電流
   検出手段と、前記電流検出手段の出力の差を演算し該差
   に基づき検出トルクを出力する手段と、前記電流検出手
   段の出力の和を演算する手段と、前記和の実効値が実質
   的に一定になるよう前記一対のコイルへの入力を調整す
   る調整手段とを有するトルク検出装置。