JPS63158433A - トルクセンサ - 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） 本発明はトルクセンサ、特に回転トルクを非接触で精度
良く測定するトルクセンサに関する。

（従来の技術） 一般に、回転駆動力によって駆動される機器の数は非常
に多く、その適用分野は多岐に亘っている。このような
機器の制御にはトルク制御が重要な位置を占める場合が
少な（ない、すなわち、トルクは回転駆動系の制御を行
う際の最も基本的かつ重要なパラメータの１つであり、
トルクと回転数の情報を得るとそれらの積が馬力に比例
するので動力の発生状態および伝達状態を把握すること
が可能になる。

従来のトルクセンサとしては、例えばこれを車両のステ
アリングホイールへ加えられる操舵力を検出する操舵力
検出装置に適用したものとして、特開昭５４−１７２２
８号公報に記載のものがある。この装置では、ステアリ
ングホイールとステアリングシャフトとを弾性体を介し
て連結し、操舵時に操舵トルクの大きさに応じて弾性体
に生じる捩れ作用によりステアリングホイールとステア
リングシャフトとの間に生じる相対捩れ変位をステアリ
ングホイールとステアリングシャフトとの間に介装され
た接点の０Ｎ−ＯＦＦにより検出している。ところが、
このような装置では捩れ変位により０Ｎ−ＯＦＦされる
接点やマイクロスイッチ等を配設するため、これらの接
点の配役に高度な工作精度が要求され、また、ＯＮとな
る相対捩れ変位量やＯＦＦとなる相対捩れ変位量を個々
に設定するのが困難であるという問題点がある。また、
特開昭５５−４４０１３号公報に記載の装置は、ステア
リングホイールから操舵トルクが伝達される入力軸にス
トレインゲージ等の電気的変位検出部を設け、ステアリ
ングホイールから入力する操舵トルクと操舵抵抗との差
に応じて生ずる入力軸の相対捩れ変位を検出するもので
あるが、入力軸の捩れ変位を検出するのにストレインゲ
ージ等の電気的変位検出器を入力軸に固着させていたた
め、温度変化の影響を受は易く、その作動が不安定で、
信頼性に欠けるという問題点があった。

そこでこのような不具合を解消するものとしてさらに、
特開昭５８−１９４６６４号、特開昭５８−２１８６２
７号、特開昭５８−１０５８７７号、実開昭５７−１９
２８７２号、実開昭５８−１０１１５３号、特開昭５８
−５６２６号、特開昭６１−２１８６１号の各公報に示
されたようなものが知られている。

例えば、特開昭５８−１９４６６４号に記載の装置では
、一端がステアリングホイールに連結され他端がステア
リングギアに連結されたコラムシャフトを分割し、この
分割された２つのシャフトが弾性体を介して相対的な回
動変位を可能にするように連結された操舵位置に設けら
れ、これら２つのシャフトの相対回動変位を軸方向変位
に変換して、軸方向変位の大きさによりステアリングホ
イールに加えられる操舵力を検出している。また、トー
ションバー機構の捩りを静電容量の変化に変換したもの
として上記特開昭６１−２１８６１号に記載されたもの
がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来の装置にあっては、トー
ションバー機構の捩れ変位をスイッチ等の部材を用いて
検出するものや相対回動変位を軸方向変位に変換するも
の等のいわゆる接触型のトルクセンサでは、構造が複雑
で検出器の機構的、電気的部品点数が多く、かつ取付け
に際して相当の精度が要求されるため、製造コストの増
大を招くばかりか温度・湿度等の環境変化により検出精
度が悪化することがある。すなわち、センサとしてトル
クの検出を行う場合、回転軸が対象であるため、耐摩耗
性、保安性等の信頼性の面から非接触型のトルクセンサ
が望ましい、一方、非接触型のトルクセンサであっても
、例えば捩れ変位の量を光電的に検出するようにしたも
の（上記特開昭５８−５６２６号公報参照）では、特に
汚れの激しい場所で使用できないことがある。また、以
上のような問題点に加えて接触型、非接触型の何れのト
ルクセンサにあっても、従来の装置では回転変位の方向
（すなわち、トルクの働く方向）の検出や静止トルクの
検出は相当困難であって、これらの諸問題を解決したト
ルクセンサは未だ実現されていない。

このように、エンジンや電動機等の回転駆動部をコント
ロールする際に極めて重要なパラメータとなる回転およ
び静止トルクを非接触で正確に低コストで検出できるト
ルクセンサの出現が望まれている。また、このようなト
ルクセンサを近時の緻密な制御装置に適用するために、
使用条件等に拘らず極めて高精度のものが要求される傾
向にある。

（発明の目的） そこで本発明は、温度・湿度等の環境変化や汚れによる
影響を受けない磁界という物理量に着目し、涙れ変位を
所定の構造により磁束量の変化に変換し、この磁束量の
変化を複数個配設した磁気検出素子により非接触で検出
するとともに、その磁気検出素子のうち少なくとも２つ
以上のものを第１、第２ピックアップ路における第１シ
ャフトの軸線を中心として所定角度毎に設けることによ
り、涙れ変位をトルク量の変化として適切に測定して、
構造が簡単で応答性が良（静止、回転に拘らず低コスト
でトルクを検出できる高精度な非接触型のトルクセンサ
を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段） 本発明によるトルクセンサは上記目的達成のため、第１
シャフトの先端部を捩れ変位の発生が可能な構造として
第２シャフトに連結し、この連結部の周囲を取り囲むよ
うに所定数のＮ極およびＳ極を固定磁極として交互に配
設して第２シャフトに固定し、これらのＮ極およびＳ極
と同数の第１ピックアップ路および第２ピ°ツクアツプ
路をそれぞれ各磁極の中間位置に対向するように配設す
るとともに、第１、第２ピックアップ路を流れる磁束の
変化を検出する磁気検出素子を第１シャフトに対して非
接触となるように複数個配設し、該磁気検出素子のうち
少なくとも２つ以上のものを第１、第２ピックアップ路
における第１シャフトの軸線からの機械的偏心等を補正
するように前記軸線を中心として所定角度毎に設け、第
２シャフトに対して第１シャフトが捩れ変位したとき前
記Ｎ極が第１ピックアップ路あるいは第２ピックアップ
路の何れの側に近接するかによって第１、第２ピックア
ップ路を流れる磁束量を変化させ、この磁束の変化から
第２シャフトに対する第１シャフトの捩れ変位を検出す
るようにしている。

（作用） 本発明では、第１シャフトの先端部を捩れ変位の発生が
可能な構造として第２シャフトに連結され、この連結部
の周囲を取り囲むように所定数のＮ極およびＳ極が固定
磁極として交互に配設されて第２シャフトに固定される
とともに、これらのＮ極およびＳ極と同数の第１ピンク
アンプ路および第２ピックアップ路がそれぞれ各磁極の
中間位置に対向するように配設される。また、第１１第
２ピンクアンプ路を流れる磁束の変化を検出する磁気検
出素子が第１シャフトに対して非接触となるように複数
個配設され、該磁気検出素子のうち少なくとも２つ以上
のものを第１、第２ピックアップ路における第１シャフ
トの軸線を中心とじて所定角度毎に設けられ、第２シャ
フトに対して第１シャフトが模れ変位したとき前記Ｎ極
が第１ピックアップ路あるいは第２ピックアップ路の何
れの側に近接するかによって第１、第２ピックアップ路
を流れる磁束量が変化し、この磁束の変化から第２シャ
フトに対する第１シャフトの捩れ変位が非接触で検出さ
れる。したがって、構造が簡単で応答性が良く、静止・
回転に拘らず低コストでトルクが精度良く測定できる。

（実施例） 以下、本発明を図面に基づいて説明する。

第１〜１２図は本発明の第１実施例を示す図であり、第
１図は本実施例の分解斜視図、第２図は縦側面図、第３
図は正面図である。本実施例は磁気検出素子を２個用い
た例である。

まず、構成を説明する。第１図において、ｌは第１シャ
フトであり、第１シャフト１は捩れ剛性を若干低くする
ための小径部２を介して第２シャフト３に連結されてお
り、図中ＡＳＢで示すような第１シャフトの円周方向の
回転力を小径部２を経由して第２シャフト３に伝達する
。また、第２図の縦側面図に示すように第２シャフト３
の外周面３ａには小径部２を包み込むようにして成形さ
れた円筒形のモールド部材（非磁性材）４の突端部４ａ
が嵌合・固着されており、モールド部材４は後述するピ
ックアップ部材７およびホール素子１３．１４等と一対
となってトルク検出機構２１を構成している。一方、モ
ールド部材４の他端側にはドーナツツ型の磁性体埋込み
部４ｂが形成され、磁性体埋込み部４ｂは軸方向に対し
て垂直となるような切断面（端面）４ｃを有し、磁性体
埋込み部４ｂには端面４ｃにＮ極を臨むように配置した
磁性体５ａと、端面４ｃにＳ極を臨むように配置した磁
性体５ｂとがそれぞれ８個づつ交互に同心円状でかつ等
間隔になるように配設されている。さらに、各磁性体５
ａ、５ｂの他端部は円環状のコモンリング６に連結され
ており、コモンリング６は各磁性体５ａ、５ｂから発す
る磁界について閉ループ状の磁気通路の一部を形成する
。コモンリング６および各磁性体５ａ、５ｂは磁性体埋
込み部４ｂ内に埋設され、・非接触体からなる磁性体埋
込み部４ｂと一体形成されている。なお、本実施例では
磁性体５ａ、５ｂの個数をそれぞれ８個としているが勿
論これには限定されず、端面４ｃにＮ極、Ｓ極が交互に
等間隔で臨むものであれば他の個数の態様のものでもよ
い。

一方、第１シャフトの小径部２側の外周面１ａには端面
４ｃに面し、かつ端面４ｃと微少空隙を存する円板形の
ピックアップ部材７が嵌合・固着されており、ピックア
ンプ部材７の入力側の端面７ａには端面７ａに外接して
アウターリング８とその内方にインナーリング９とが設
けられている。

また、端面４Ｃに面したピックアップ部材７の端面７ｂ
には磁性体５ａあるいは５ｂからの磁気力を受けて磁路
となる磁路片１０ａと磁路片ｆｏｂとが磁性体５ａおよ
び５ｂとそれぞれ１対１で対応するように８個づつ交互
に同心円状でかつ等間隔になるように配設され、磁路片
１０ａはアウターリング８に磁路片１０ｂはインナーリ
ング９に連結される。磁路片１０ａとアウターリング８
とは第１ピックアップ路１１を構成し、磁路片ｔａｂと
インナーリング９とは第２ピックアップ路１２を構成す
る。ここで、コモンリング６、磁路片１０ａ、１０ｂ、
アウターリング８およびインナーリング９は磁力線を通
し易い材質のものが望ましく、例えばパーマロイ、フェ
ライト等で作られており、前記磁性体５ａ、５ｂから発
した磁気力を磁路片１０ａＳ１０ｂを介してアウターリ
ング８およびインナーリング９に誘導する。ところで、
磁路片１０ａ、、１０ｂは前記の磁性体５ａ、５ｂと同
様に非磁性体からなるピックアップ部材７内に一体形成
されており、定常時（すなわち、トルクが０のとき）で
は第３図の正面図に示すように磁性体５ａあるいは５ｂ
が磁路片１０ａおよび１０ｂの丁度中間に位置するよう
に構成されている。したがって、磁性体５ａから磁路片
１０ａに至るまでのギャップ空間ＩｌＡと磁性体５ａか
ら磁路片１０ｂに至るまでのギャップ空間１、とは互い
に等しく、同様に磁性体５ｂから磁路片１０ｂまでのギ
ャップ空間ＩｔＡと５ｂから磁路片１０ａまでのギャッ
プ空間１ｍｌとは相等しい、したかって、第１図に示す
ように第１シャフトｌに円周方向Ａ（あるいはＢ）の回
転力が加わると前記ギャップ空間１ｔＡＳ１．はその回
転力に応じてそれぞれ所定量づつ変化する。さらに、上
述したアウターリング８とインナーリング９との間には
これらリングやピックアップ部材７と非接触でがつアウ
ターリング８からインナーリング９に（あるいはインナ
ーリング９からアウターリング８に）かかる磁界と直角
となるような位置にホール素子（第１の磁気検出素子）
１３が配置され、このホール素子１３と第１シヤフ）１
に対して１８０°の角度に相対する位置にホール素子（
第２の磁気検出素子）１４が配置される。またこれらホ
ール素子１３およびホール素子１４はそれぞれプリント
基板１５に接着材等で固着される。プリント基板１５上
にはホール素子１３．１４からの信号を検出・処理する
ための部材（図示せず）が配設されるとともに、プリン
ト基板１５はプリント基板に固着する支持部材１５ａを
介して第１シャフト１に回動変位自在に嵌合され、る。

なお、ホール素子１３．１４は固体のホール効果を利用
したセンサであり、磁界の強さに比例した出力電圧を発
生する素子であるが従来公知のものと同様のものが使用
可能であるので詳しい説明は省略する。

第４図はホール素子１３．１４からの出力をトルク量と
して検出するための演算回路を示す図である。

同図において、ＯＰＩ〜ＯＰ４は演算増幅器、Ｒ１−Ｒ
１１は抵抗器であり、ホール素子１３はアウターリング
８からインナーリング９に向かう磁界に対して正の出力
電圧Ｑ１．を、また逆向きの磁界に対して負の出力電圧
Ｑ０を出力するものとし、同様にホール素子１４はアウ
ターリング８からインナーリング９に向かう磁界に対し
正の出力電圧Ｑ！。

を、また逆向きの磁界に対して負の出力電圧Ｇｌｔｂを
出力するものとする（第５図参照）、非反転増幅器ＯＰ
Ｉ、Ｏ２０には、例えば第６図（ａ）　に示すような定
電圧回路により５〔ｖ〕の電源電圧が供給されるととも
に、差動増幅器ＯＰ３、Ｏ２０には第６図（ｂ）に示す
ような定電圧回路により１０（Ｖ）の電源電圧が供給さ
れる。ＯＰＩ、０Ｐ２は非反転増幅器として構成され、
ＯＰＩの非反転入力端子側には抵抗器Ｒ１を介してＱｔ
ａと抵抗Ｒ８を介してＱ□とがパラレルで接続され、Ｏ
２０の非反転入力端子側には抵抗器Ｒ２を介してＱｌｂ
とＲ，を介してＱ２ｂとがパラレルで接続される。した
がって、ＯＰＩは正の出力電圧Ｑ、い０口の加算回路を
形成し、Ｏ２０は負の出力電圧Ｑ、いＱ！ｂの加算回路
を形成する。そして、ＯＰＩの出力端子は抵抗器Ｒ９を
介して０Ｐ３０反転大力端子側に接続されるとともに、
抵抗器ＲＩ’Ｆを介してＯ２０の非反転入力端子側に接
続されている。

同様に、Ｏ２０の出力端子は抵抗器Ｒ１！を介してＯＦ
２の非反転入力端子側に接続されるとともに、抵抗器Ｒ
１４を介してＯ２０の反転入力側に接続される。ここで
、抵抗器Ｒｓ　、Ｒ４、Ｒ？　、Ｒｓ、Ｒ９、Ｒ２Ｏ、
Ｒｏ、Ｒ１２％　Ｒ１３、Ｒ１４、Ｒ＋５１Ｒ１いＲ１
’Ｆ、およびＲ１１１の値は、ＯＰＩ〜ＯＰ４の作動状
態を定めるものであり、ＯＰＩとＯ２０あるいはＯＦ２
とＯ２０の作動特性がそれぞれ等しくなるように上記各
抵抗値の値が決定されている。

差動増幅器ＯＰ３、Ｏ２０はＯＰＩ、Ｏ２０からの出力
を受けて、その差分が正の場合は例えば右ネジ方向にト
ルクが加わったとしてＯＦ２の出力端子から出力電圧Ｅ
□を、また、負の場合は左ネジ方向にトルクが加わった
としてＯ２０の出力端子から出力電圧ＥＥＬを出力する
。

次に、作用を説明する。

本発明に係るトルクセンサは、磁性体５ａ、５ｂから発
した磁気力をホール素子１３．１４で検知する際に、第
１シャフト１と第２シャフト３との間に生じた機械的な
捩れ変位を磁性体５ａ、５ｂと磁路片１０ａ、１０ｂと
の間のギャップ空間ＩＡ、Ｉｔ、の変化（換言すれば、
空間磁路長の変化）としてとらえ、このギャップ空間Ｉ
ＩＡ、＃、の変化をホール素子１３．１４に印加される
磁界の強さの変化として検知することにより非接触でト
ルクを検出している。続いて、第７．８図を用いて本発
明の基本的な考え方を磁気検出素子１個（ホール素子１
３）の場合を例にとり説明する。第７図（ａ）は定常的
におけるトルク検出機構２１の一部を模式的に示す図で
あり、同図（ｂ）は前述の第１図に示したように回転力
が円周方向Ａの向きに加わった場合を示し、同図（Ｃ）
は回転力が円周方向Ｂの向きに加わった場合を模式的に
示している。また、第８図は定常時におけるトルク検出
機構２１の一部を模式的に示した斜視図である。

定蛮惺 トルクが加わっていないので第７図（ａ）に示すように
磁性体５ａから磁路片１０ａまでのギヤツナ空間ＩＡと
磁性体５ａから磁路片ｆｏｂまでのギャップ空間ｌ、と
はそれぞれ等しく、各々の磁性体と磁路片との位置関係
はどの場所においても一様である。したがって、第８図
に示すように１対の磁性体５ａ、５ｂおよび磁路片１０
ａ、１０ｂを代表として例に採り説明することができる
。いま、磁性体５ａのＮ極から発した磁気力は実線の矢
印で示す如く、ギヤツブ空間１１Ａｓ磁路片１０ａ、ア
ウターリング８を経てホール素子１３に至り、ホール素
子１３を直交してインナーリング９、磁路片１０ｂおよ
びギャップ空間ｌＡを経由し、磁性体５ｂのＳ極に到達
する（この実線の矢印方向でホール素子１３に働く磁界
の強さを磁界ＨＡと呼ぶ）、また、磁性体５ｂのＮ極か
ら発した磁気力はコモンリング６を通して磁性体５ａの
Ｓ極に到達する。

このように、磁性体５ａ、５ｂ、磁路片ＩＱａ、１０ｂ
、アウターリング８、インナーリング９およびコモンリ
ング６はギャップ空間ＡＡを挟んで閉ループ状の磁気通
路を形成している（同図実線の矢印参照）。ところが、
磁性体５ａのＮ極で発生した磁気力は、一方では磁路片
１０ｂ側にも等しく印加しており、同図破線の矢印で示
すように上述した場合とは逆向きのルートで閉ループを
形成している（この破線の矢印方向でホール素子１３に
働く磁界の強さを磁界Ｈ８と呼ぶ）。この場合、ホール
素子１３に印加する磁界の強さは、実際上、透磁率の大
きい磁路片およびインナー、アウターリングに比してｉ
３１率が極めて小さいギャップ空間１、あるいは１！ｌ
の大きさの差異により決定される。

また、磁路片１０ａＳ１０ｂ、アウターリング８、イン
ナーリング９およびコモンリング６の各部材は定常時、
非定常時とも共通の磁気通路を形成していることから、
これら各部材に経年変化等による劣化があってもトルク
の検出精度の低下を来たさない。

このように、トルクが加わらない定常時にあっては前述
したギャップ空間ＩｔＡ５１１１は互いに等しいので、
ホール素子１３に印加する磁界ＨＡＳＨおば等しい強さ
となり互いに相殺し合ってトルクは検出されない。

非　常時（トルクが加わった１人） 第７図（ｂ）に示すように回転力が円周方向Ａの向きに
加わったときは磁性体５ａから磁路片１０ａまでのギャ
ップ空間ＩＡと磁性体５ｂから磁路片１０ｂまでのギャ
ップ空間ＩＡは何れも大きくなり、逆に磁性体５ａから
磁路片１０ｂまでのギャップ空間ｌＩと磁性体５ｂから
磁路片１０ａまでのギャップ空間ｌｌｌとは何れも小さ
くなる。したがって、これに伴って磁界Ｈ，が磁界ＨＡ
よりも大きくなってゆき、その程度はＡ方向に加わる捩
れ角の大きさに比例する（第９図参照）。例えば、Ａ方
向の回転力によりホール素子１３に印加する磁界の向き
を正方向とし、その出力電圧がプラスの値となるように
ホール素子１３の出力を設定すれば、第９図に示すよう
に発生トルクの大きさおよず方向そして静止トルクを適
切に検出することができる。また、第７図（Ｃ）に示す
ように回転力が円周方向Ｂの向きに加わったときは磁界
ＨＡが磁界Ｈ８よりも大きくなり、上記の場合とは逆向
きのトルクを検出することができる。

このように、本実施例では磁性体５ａ、５ｂから発した
磁気力をホール素子１３で検知する際に、第１シャフト
１と第２シャフト３との間に生じた捩れ変位が磁性体５
ａ、５ｂと磁路片１０ａ、１０ｂとの間のギャップ空間
ｌＡ、Ｉｔｌｌの変化としてとらえられ、このギャップ
空間ｆＡ、１．の変化が磁界の強さの変化としてピック
アップ部材７と非接触で設けられたホール素子１３によ
り正確に検知される。

−ところで、いままでは１個の磁気検出素子（ホール素
子１３）のみに着目して本発明の詳細な説明してきたが
、実際には他の磁気検出素子（ホール素子１４）にあっ
ても同様の作用が働いている（但し、ホール素子１４の
出力はホール素子１３の出力に対して１８０°位相が異
なる）。

このように、本実施例では従来の問題点で述べたように
、相対回動変位を軸方向変位に変換するもの等の従来装
置に比して回動部会がな（構造を極めて簡素にすること
ができ、応答性や信頼性に優れ、かつ測定精度の良いト
ルクセンサを低コストで実現することができる。また、
構造が簡単なことに加えてモールド部材４やピックアッ
プ部材７の取り付は後にホール素子１３．１４等の調整
を行うことができるため、これら各部材の取り付けにお
いて高い精度の要求される困難な工作を必要としない、
しかも、本発明では回転トルクの情報を非接触で検出し
ているので、測定精度面の向上は元より、耐摩耗性、保
安性等の信頼性を飛躍的に向上させることができるばか
りか、従来の装置では測定が困難であった静止トルクを
も精度よ（検出することができる。

以上のような効果に加えて、本実施例では第１シャフト
１の軸線を中心として１８０°の角度に相対する位置に
２個の磁気検出素子を設けているので、第１０図に示す
ように機械加工や組立誤差によりエア・ギャップＡと、
エア・ギャップＢとが異なるような場合、偏芯等の影響
を受けて１回転毎にトルク・リップルが発生しても（第
１１図参照）、１８０°位相の異なる２個の磁気検出素
子によりこのリプル分は相殺され、必要な回転トルクの
みを検出することができる。したがって、検出精度が格
段に向上するばかりか、万一、事故等により軸が偏芯、
あるいは磁気検出素子が破損するようなことがあっても
回転トルクを適切に検出すことができる。第１２図はイ
ンナーリング９とアウターリング８との間に偏心がある
場合の回転角とホール素子１３．１４の出力電圧との関
係を測定した特性図であり、本実施例では前述の第４図
に示すような演算回路によりこの偏心に係るリプル分を
適切に消去している。

このような特徴を有する本発明を例えば、自動車の操舵
力検出用としてステアリング装置に適用すれば操舵力の
制御に極めて好適である。

なお、本実施例では回転トルク検出の例として第９図に
回転角が±６°のみの態様を示しているが、これに限ら
ず、例えば磁性体や磁路片およびシャフトの捩れ剛性を
調節することにより広範囲な静・動トルクをも検出でき
ることは勿論である。

また、本発明では第１シャフトの先端部を捩れ変位の発
生が可能な構造として第２シャフトに連結する構成とし
ているが、この第１シャフトと第２シャフトとは別々の
部材であっても、あるいは本実施例のように第１、第２
シャフトとも１本の部材で形成されるものであってもよ
いことは言うまでもない。

さらに、本実施例では回転トルクの検出回路として第４
図のような演算回路を示したがこれには限定されず、ト
ルク・リップルが相殺されるような回路であれば他の態
様のものでもよい。

以上の第１実施例はいわゆる偏心補正を行う磁気、検出
素子を２個用いて１８０°毎に相対させた例であるが、
偏心補正を行うには２個に限らない。

例えば、素子を１２０°毎に３つ設けるようにしてもよ
く、さらには４つ以上に増やして、より精密に偏心補正
を行うようにしてもよい。

また、本発明は磁気検出素子を複数個設けるという部分
にポイントの１つがあり、上記第１実施例ではその素子
をすべて偏心補正用に用いているが、複数個の素子はこ
のような補正への使用に限らず、機械的要因以外に磁束
密度の不均一を補正するものとして用いてもよく、この
態様を次の第２実施例で示す。

第１３〜１５図は本発明の第２実施例を示す図であり、
本実施例では磁気検出素子をさらに２個追加している他
は第１実施例と同様である。したがって、第１実施例と
同一構成部分には同一番号を付してその説明を省略する
。

第１３図において、ホール素子１３．１４の位置以外に
ホール素子１３．１４の場合と同様の状態でホール素子
（第３の磁気検出素子）１６とホール素子１６に対して
１８０°の角度で相対する位置にホール素子（第４の磁
気検出素子）１７が配置され、ホール素子１３．１４．
１６．１７はそれぞれ第１４図に示すブロック線図のよ
うに接続される。

したがって、本実施例では磁性体５ａ、５ｂの先端部よ
り磁路片１０ａ、ｌＯｂに磁束が流入する際に、磁性体
５ａ、５ｂと磁路片ＩＱａ、１０ｂとのエアギャップ接
合点（第１３図中Ｃ，Ｄ部参照）で磁束密度に不均一が
生じても、第１５図に示すようにこれを第３のホール素
子１６により平均化して打ち消すことができる。したが
って、本実施例では第１実施例の効果に加えて部材の位
置関係の差異による磁束密度の不均一を補正することが
でき、より一層の精度の向上を図ることができる。なお
、ホール素子１７は第１実施例のホール素子１４に相当
し、同様の目的を有する。

（効果） 本発明によれば、捩れ変位を所定の構造により磁束量の
変化に変換し、この磁束量の変化を複数個配設した磁気
検出素子により非接触で検出するとともに、その磁気検
出素子のうち少なくとも２つ以上のものを第１、第２ピ
ックアップ路における第１シャフトの軸線を中心として
所定角度毎に設けることにより、捩れ変位をトルク量の
変化として適切に測定しているので、構造が簡単で応答
性が良く静止、回転に拘らず低コストで精度良く非接触
でトルクを検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１２図は本発明に係るトルクセンサの第１実施例
を示す図であり、第１図はその分解斜視図、第２図はそ
の縦側面図、第３図はその正面図、第４図はその演算回
路を示す回路図、第５図はそのホール素子の特性図、第
６図（ａ）はその定電圧回路を示す一つの回路図、第６
図（ｂ）はその定電圧回路を示すもう一つの回路図、第
７図（ａ）はその定常時の作用を説明するための模式図
、第７図（ｂ）はその一方の方向にトルクが加わった場
合の作用を説明するための模式図、第７図（Ｃ）はその
他方の方向にトルクが加わった場合の作用を説明するた
めの模式図、第８図はその作用を説明するために模式的
に示した斜視図、第９図はその効果を説明するための回
転トルクの特性図、第１０図はその作用を説明するため
の正面図、第１１図はその作用を説明するための回転ト
ルクの特性図、第１２図はその効果を説明するための回
転トルクの特性図、第１３〜１５図は本発明の第２実施
例を示す図であり、第１３図はその正面図、第１４図は
そのブロック線図、第１５図はその効果を説明するため
の回転トルクの特性図である。 １・・・・・・第１シャフト、 ２・・・・・・小径部、 ３・・・・・・第２シャフト、 ５ａ、５ｂ・・・・・・磁性体、 ｌＱａ、１０ｂ・・・・・・磁路片、 １１・・・・・・第１ピックアップ路、１２・・・・・
・第２ピックアップ路、１３．１４・・・・・・ホール
素子（磁気検出素子）、１６．１７・・・・・・ホール
素子（第３の磁気検出素子）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１シャフトの先端部を捩れ変位の発生が可能な
   構造として第２シャフトに連結し、この連結部の周囲を
   取り囲むように所定数のＮ極およびＳ極を固定磁極とし
   て交互に配設して第２シャフトに固定し、これらのＮ極
   およびＳ極と同数の第１ピックアップ路および第２ピッ
   クアップ路をそれぞれ各磁極の中間位置に対向するよう
   に配設するとともに、第１、第２ピックアップ路を流れ
   る磁束の変化を検出する磁気検出素子を第１シャフトに
   対して非接触となるように複数個配設し、該磁気検出素
   子のうち少なくとも２つ以上のものを第１、第２ピック
   アップ路における第１シャフトの軸線からの機械的偏心
   等を補正するように前記軸線を中心として所定角度毎に
   設け、第２シャフトに対して第１シャフトが捩れ変位し
   たとき前記Ｎ極が第１ピックアップ路あるいは第２ピッ
   クアップ路の何れかに近接することによって第１、第２
   ピックアップ路を流れる磁束量を変化させ、この磁束の
   変化から第２シャフトに対する第１シャフトの捩れ変位
   を検出するようにしたことを特徴とするトルクセンサ。
2. （２）前記磁気検出素子は、偏心補正を行う素子として
   第１シャフトの軸線を中心として１８０°の角度で相対
   する位置に配設される２つの素子からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のトルクセンサ。
3. （３）前記磁気検出素子は、第１シャフトの軸線を中心
   として１８０°の角度で相対する位置に配設される２つ
   の素子と、これらの位置以外に配設され、偏心補正を行
   う第１、第２ピックアップ路の間の磁束密度の不均一を
   補正する第３の素子とからなることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のトルクセンサ。