WO2023286406A1 - トルク測定装置、トルク測定装置用の磁界発生装置、および、トルク測定装置用の磁界検出装置 - Google Patents

Abstract

従来に比して一段と小型化し得るトルク測定装置を提供する。　本発明のトルク測定装置（100）は、駆動側フランジ（110）と、従動側フランジ（120）と、駆動側フランジ（110）と従動側フランジ（120）との間に一体に設けられた起歪体（130）と、従動側フランジ（120）における外周側の周側面の所定位置に設けられた磁石（161）と、従動側フランジ（120）における円盤状の端面に一体に取り付けられた環状の多極磁気リング（140）と、従動側フランジ（120）の回転中に磁石（161）が発生する第１磁界を検出する第１検出素子（162）と、従動側フランジ（120）と共に回転する多極磁気リング（140）の回転中に発生する第２磁界を検出する第２検出素子（170）とを備える検出装置（300）とを備え、第１検出素子（162）は、第１磁界と、第２磁界との合計が所定の閾値を超えた場合に従動側フランジ（120）が１回転したことを表す信号を出力する。

Description

トルク測定装置、トルク測定装置用の磁界発生装置、および、トルク測定装置用の磁界検出装置

　本発明は、トルク測定装置、トルク測定装置用の磁界発生装置、および、トルク測定装置用の磁界検出装置に関する。

　従来、トルク測定装置においては、回転体と負荷との間の回転軸に設けられ、回転体と負荷との間の回転トルクを非接触によって測定するものである。例えば、自動車のエンジンの動力を車輪に伝達する役目を持っているドライブシャフトにおいて、その軸トルクを測定する軸トルク測定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

　この軸トルク測定装置においては、リング状の磁気エンコーダの周囲に対向するように配置されたホール素子等の２つの磁気センサによって検出するＡ相、Ｂ相の信号により回転方向を判別し、Ａ相およびＢ相の双方の信号の差分からドライブシャフトのねじれの方向およびねじれ量を測定し、そのねじれ量から軸トルクを算出している。

特開平１０－３３９６７７号公報

　しかしながら、特許文献１の軸トルク測定装置においては、Ａ相、Ｂ相の信号から回転速度や回転角度を検出するために、角センサターゲットとセンサ側ユニットとからなる回転検出機を２つ用いる構成である。このような軸トルク測定装置においては、回転検出機を２つ用いる構成であるため全体として大型化し易く、従来から更に小型化したいという要望があった。

　本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、従来に比して一段と小型化し得るトルク測定装置を提供することを目的とする。

　上記課題は、以下の本発明により解決される。即ち、本発明のトルク測定装置は、駆動側フランジと、従動側フランジと、前記駆動側フランジと前記従動側フランジとの間であって、前記駆動側フランジおよび前記従動側フランジの双方と同一の軸線上において一体に設けられ、ひずみゲージが取り付けられた起歪体と、前記従動側フランジにおける外周側の周側面の所定位置に設けられた磁石と、前記従動側フランジにおける円盤状の端面に一体に取り付けられた環状の多極磁気リングと、前記従動側フランジの回転中に前記磁石が発生する第１磁界を検出する第１検出素子と、前記従動側フランジと共に回転する前記多極磁気リングの回転中に当該多極磁気リングが発生する第２磁界を検出する第２検出素子とを備える検出装置とを備え、前記第１検出素子は、前記第１磁界と、前記第２磁界との合計が所定の閾値を超えた場合に前記従動側フランジが１回転したことを表す信号を出力する。

　本発明のトルク測定装置用の磁界発生装置は、駆動側フランジと、従動側フランジと、前記駆動側フランジと前記従動側フランジとの間であって、前記駆動側フランジおよび前記従動側フランジの双方と同一の軸線上において一体に設けられた起歪体と、検出装置と対向して配置され、前記従動側フランジにおける外周側の周側面の所定位置に設けられて磁界を発生する磁石と、前記従動側フランジにおける円盤状の端面に一体に取り付けられて磁界を発生する環状の多極磁気リングと、を備える。

　本発明のトルク測定装置用の磁界検出装置は、従動側フランジの回転中に磁石が発生する磁界を検出する第１検出素子と、前記従動側フランジと共に回転する多極磁気リングの回転中に当該多極磁気リングが発生する磁界を検出する第２検出素子とを備え、前記第１検出素子は、前記磁石が発生する磁界と、前記多極磁気リングが発生する磁界との合計が所定の閾値を超えた場合に前記従動側フランジが１回転したことを表す信号を出力する。

本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置の全体構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置におけるホールセンサの磁石、ホール素子、ＴＭＲ素子および多極磁気リングの配置を示す略線的正面図である。 本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置に用いられる多極磁気リングの構成を示す略線図である。 本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置によって検出されるＡ相、Ｂ相およびＺ相のパルスを示すパルス波形図である。 本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置の多極磁気リングの発する磁界の強さ（Ａ）、ホールセンサの磁石の発する磁界の強さ（Ｂ）、および、多極磁気リングとホールセンサの磁石の発する磁界の強さの合計と閾値との関係をそれぞれ示す波形図である。

　＜実施の形態＞
　続いて、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置におけるホールセンサの磁石、ホール素子、ＴＭＲ素子および多極磁気リングの配置を示す略線的正面図である。図３は、本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置に用いられる多極磁気リングの構成を示す略線図である。図４は、本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置によって検出されるＡ相、Ｂ相およびＺ相のパルスを示すパルス波形図である。図５は、本発明の一実施の形態にかかるトルク測定装置の多極磁気リングの発する磁界の強さ（Ａ）、ホールセンサの磁石の発する磁界の強さ（Ｂ）、および、多極磁気リングとホールセンサの磁石の発する磁界の強さの合計と閾値との関係をそれぞれ示す波形図である。

　なお、本実施の形態の説明において、以下の説明では、便宜上、トルク測定装置１００の軸線Ｘが延びる方向を回転軸Ｘ方向または軸線Ｘ方向とする。また、以下の説明では、便宜上、回転軸Ｘ方向において矢印ａ方向を駆動側または左側、矢印ｂ方向を従動側または右側とする。軸線Ｘに垂直な径方向において、軸線Ｘから遠ざかる矢印ｃ方向を外周側とし、軸線Ｘに近づく矢印ｄ方向を内周側とする。さらに、トルク測定装置１００において上側（矢印ｅ方向）および下側（矢印ｆ方向）は、図面上におけるトルク測定装置１００の重力方向における上下関係を意味する。

　図１および図２に示すように、トルク測定装置１００は、駆動側フランジ１１０と、従動側フランジ１２０と、駆動側フランジ１１０と従動側フランジ１２０との間に所定の肉厚および所定の外径を有する中空円筒状の起歪体１３０とを有している。ただし、図１においては、駆動側フランジ１１０と従動側フランジ１２０との間に起歪体１３０が隠れている状態である。

　駆動側フランジ１１０は、円盤状の部材である。駆動側フランジ１１０は、当該駆動側フランジ１１０を貫通した状態で同心円上に等間隔で複数個のネジ穴１１２が設けられている。

　駆動側フランジ１１０において、当該駆動側フランジ１１０の図中左側（矢印ａ方向）の端面１１０ｓには、例えば自動車の車輪によって回転させられるシャーシダイナモの測定ローラとダイナモメータ、ブレーキ機構等に連結される駆動側連結部材（図示せず）が複数個のネジ穴１１２を介して連結される。

　また、駆動側フランジ１１０は、固定台１５０に設けられた環状の半割構造からなるカバー体１５２によって当該駆動側フランジ１１０の周側面が覆われている。なお、カバー体１５２は、駆動側フランジ１１０の端面１１０ｓを覆っておらず、露出させている。カバー体１５２は、固定台１５０に対して図示しないネジ等によって固定されている。

　従動側フランジ１２０は、駆動側フランジ１１０と同一外径を有する円盤状の部材である。駆動側フランジ１１０および従動側フランジ１２０は、両者の間に設けられた起歪体１３０を介して一体に形成されている。すなわち駆動側フランジ１１０、起歪体１３０、および、従動側フランジ１２０は、軸線Ｘを中心として一体化されている。なお、従動側フランジ１２０は、駆動側フランジ１１０とは異なり、カバー体１５２に覆われてはおらず、固定台１５０の上側（矢印ｅ方向）において全て露出された状態にある。

　従動側フランジ１２０においても、当該従動側フランジ１２０を貫通した状態で同心円上に等間隔で複数個のネジ穴１２２が設けられている。従動側フランジ１２０は、負荷部材（図示せず）に対して複数個のネジ穴１２２を介して結合されている。

　従動側フランジ１２０は、周方向の側面（以下、これを「周側面」という。）１２０ａに対して一定の間隔毎に複数個の有底の穴（以下、これを単に「穴」という。）１２４が形成されている。従動側フランジ１２０における複数個の穴１２４の内部には、図示しない光センサを構成する発光ダイオード等の発光素子（図示せず）がそれぞれ埋め込まれている。

　光センサの発光素子が埋め込まれた穴１２４を有する従動側フランジ１２０の周側面１２０ａと対向する固定台１５０の所定の位置には、磁界検出装置としての検出ユニット３００が取り付けられている。

　検出ユニット３００においては、上述した光センサの発光素子から出力された光を受光するフォトダイオード等の受光素子が設けられている。この光センサは、起歪体１３０に取り付けられた後述する歪ゲージによって検出された信号を従動側フランジ１２０の発光素子および検出ユニット３００の受光素子間で非接触により伝送する。

　従動側フランジ１２０における周側面１２０ａに設けられた複数個の穴１２４の何れか一つには、ホールセンサ１６０を構成する磁石１６１が上述した光センサの発光素子（図示せず）と共に埋め込まれている。すなわち、従動側フランジ１２０の複数個の穴１２４の何れか一つは、発光素子およびホールセンサ１６０の磁石１６１の双方に共有されている。

　ホールセンサ１６０の磁石１６１は、後述するホール素子１６２によって当該従動側フランジ１２０が１回転（１周）したときにＺ相の信号として出力するための機械的な原点となる位置に設けられている。これは、トルク測定装置１００において、従動側フランジ１２０に連結された負荷部材として例えばシャフト等の回転軸（図示せず）における回転中の位置を検出するためである。

　このホールセンサ１６０は、従動側フランジ１２０に設けられた磁石１６１および検出ユニット３００に設けられたホール素子１６２によって非接触に構成されている。ホールセンサ１６０は、ホール効果を利用して、磁石１６１が発する第１磁界や電流が発する第１磁界を第１検出素子としてのホール素子１６２により電気信号に変換して出力する磁気センサである。

　また、従動側フランジ１２０においては、複数個のネジ穴１２２が形成されている右側（矢印ｂ方向）の端面１２０ｂに対して当該従動側フランジ１２０とほぼ同一外径を有する環状の多極磁気リング１４０が一体に取り付けられている。

　すなわち、従動側フランジ１２０と多極磁気リング１４０とは一体化された状態であるため、多極磁気リング１４０は、駆動側フランジ１１０および従動側フランジ１２０と同時に回転される。なお、多極磁気リング１４０の外径は、従動側フランジ１２０の外径よりも大きくても小さくてもよい。

　多極磁気リング１４０は、薄板かつ円環状のリング部材からなり、一体に取り付けられた従動側フランジ１２０に対して高速回転時に負荷とならないよう軽量化されたプラスチック製の磁気リングである。

　図３に示すように、多極磁気リング１４０は、その端面１４０ｓに周方向に沿って１組のＳ極およびＮ極が等間隔で複数着磁された合計１６極（組）からなるアキシャルタイプの磁気リングである。なお、多極磁気リング１４０は、１６極に限る必要はなく、８極、２４極、または、それ以上の極数であってもよく、要求される回転分解能に合わせた極数を設定すればよい。

　起歪体１３０は、駆動側フランジ１１０および従動側フランジ１２０の間に位置し、両者と一体に形成された中空円筒状の部材である。起歪体１３０の内周面には、複数のひずみゲージ（図示せず）が貼着されている。複数のひずみゲージはホイーストンブリッジ回路を形成するように結線される。

　因みに、トルク測定装置１００においては、駆動側フランジ１１０、従動側フランジ１２０、および、これらの間に形成された起歪体１３０がトルク量を測定する際に必要な電力を外部から受け取る必要がある。そのためトルク測定装置１００においては例えばロータリートランス形式により外部から非接触で電力伝送が行われる。

　ところでトルク測定装置１００においては、検出ユニット３００が従動側フランジ１２０の周側面１２０ａと対向するように配置されている。検出ユニット３００においては、従動側フランジ１２０の周側面１２０ａの穴１２４に埋め込まれたホールセンサ１６０の磁石１６１と対向する位置にホール素子１６２が取り付けられている。実際上、光センサの受光素子やホールセンサ１６０のホール素子１６２は、検出ユニット３００の回路基板１８０に対して取り付けられている。

　さらに検出ユニット３００には、多極磁気リング１４０の磁場（第２磁界）を検出し、Ａ相の信号およびＢ相の信号を出力する第２検出素子としてのＴＭＲ(Tunneling Magneto Resistance)素子１７０についても多極磁気リング１４０と対向する回路基板１８０の位置に取り付けられている。

　ＴＭＲ素子１７０は、トンネル磁気抵抗効果を利用したトンネル磁気抵抗効果素子である。実際、多極磁気リング１４０が従動側フランジ１２０と共に回転すると、その回転に応じてＴＭＲ素子１７０に作用する磁界の向きが回転し、互いに位相がずれたＡ相の信号およびＢ相の信号を出力する。

　実際、図４に示すように、ＴＭＲ素子１７０が出力するＡ相の信号に対してＢ相の信号は位相が９０度ずれている。例えば、従動側フランジ１２０が時計回り方向へ回転するとＡ相の信号がＢ相の信号よりも位相が９０度進んだ状態で出力され、従動側フランジ１２０が反時計回り方向へ回転するとＡ相の信号がＢ相の信号よりも位相が９０度遅れた状態で出力される。

　ところで、ホールセンサ１６０のホール素子１６２は、従動側フランジ１２０が回転したときに磁石１６１と対向した場合に当該磁石１６１の磁界を検出し、Ｚ相の信号を従動側フランジ１２０の１回転（１周）につき１回出力する。

　なお、従動側フランジ１２０の周側面１２０ａの穴１２４に埋め込まれた磁石１６１と、多極磁気リング１４０の位置（極性）とを合わせておく必要がある。例えば、磁石１６１におけるＳ極の磁界のピークと、多極磁気リング１４０のＳ極の磁界のピークとが一致するように従動側フランジ１２０と多極磁気リング１４０とが一体に取り付けられている。

　具体的には、多極磁気リング１４０のうち、従動側フランジ１２０と向かい合う側の端面１４０ｓ（図２）の任意の位置には、左側（矢印ａ方向）に突出した円柱状の突出した凸部１４２（図３）が形成されている。また、従動側フランジ１２０のうち、多極磁気リング１４０と向かい合う側の端面１２０ｂには、上述した凸部１４２と嵌合される円柱状の穴である凹部１２３が形成されている。

　したがって、多極磁気リング１４０の凸部１４２と、従動側フランジ１２０の凹部１２３とが嵌合された状態においては、ホール素子１６２の磁石１６１におけるＳ極の磁界のピークと、多極磁気リング１４０のＳ極の磁界のピークとが一致するように予め設定されている。例えば、図２に示すように、従動側フランジ１２０の軸線Ｘ方向において、ホール素子１６２の磁石１６１と多極磁気リング１４０のＳ極とは互いに隣接するように配置されている。なお、トルク測定装置１００においては、従動側フランジ１２０、磁石１６１、多極磁気リング１４０によってトルク測定装置用の磁界発生装置が構成されている。

　なお、検出ユニット３００においては、ＴＭＲ素子１７０に限らず、磁気抵抗効果素子であれば、ＤＭＲ(Double Magneto Resistance)素子、ＧＭＲ(Giant Magneto Resistive effect)素子、ＡＭＲ(Anisotropic Magneto Resistive)素子等を用いるようにしてもよい。因みに、ＴＭＲ素子１７０についても検出ユニット３００の回路基板に取り付けられている。

　図３に示すように、ＴＭＲ素子１７０は、多極磁気リング１４０の１６極のうち、１組のＳ極からＮ極までの角度（この場合、２２．５度（３６０÷１６＝２２．５））に対して２５６パルス出力可能な素子である。

　このため、図４に示すように、従動側フランジ１２０（多極磁気リング１４０）が１回転（１周）すると、ホール素子１６２からＺ相の信号が１パルス出力されるのに対し、ＴＭＲ素子１７０からはＡ相およびＢ相の信号として４０９６（２５６×１６）パルスが出力される。

　ＴＭＲ素子１７０は、従動側フランジ１２０の１回転につき４０９６パルスを出力するので、検出ユニット３００の回路基板１８０に搭載された演算処理部（図示せず）は単位時間当たりのパルス数に基づいて従動側フランジ１２０の回転数すなわち回転速度（ｒｐｍ）を求めることができる。

　また、図４に示すように、ＴＭＲ素子１７０から出力されるＡ相の信号またはＢ相の信号は、従動側フランジ１２０の回転方向に応じてＡ相の信号またはＢ相の信号の位相が進み、または、遅れることになる。このため回路基板１８０の演算処理部では、ＴＭＲ素子１７０から出力されるＡ相およびＢ相の位相に基づいて従動側フランジ１２０の回転方向についても判別することができる。

　検出ユニット３００においては、従動側フランジ１２０の磁石１６１および多極磁気リング１４０とそれぞれ対向する回路基板１８０の位置にホール素子１６２およびＴＭＲ素子１７０が並列した状態で配置されている。この検出ユニット３００は、トルク測定装置用の磁界検出装置となる。

　すなわち検出ユニット３００では、ホールセンサ１６０のホール素子１６２および多極磁気リング１４０の磁界を検出するＴＭＲ素子１７０が互いに近接した位置に並列した状態で設けられている。このため検出ユニット３００では、ホール素子１６２およびＴＭＲ素子１７０が互いに遠くに離れた位置に設けられた場合に比べて省スペース化に寄与し、小型化を図ることができる。

　ところでトルク測定装置１００においては、検出ユニット３００の回路基板１８０上にホール素子１６２およびＴＭＲ素子１７０の双方を近接した位置に取り付けているが、磁石１６１の磁場および多極磁気リング１４０の磁場が互いに大きく影響し過ぎることのないようホール素子１６２およびＴＭＲ素子１７０が軸線Ｘ方向に沿って一定の距離を保って配置されている。

　ホールセンサ１６０のホール素子１６２は、従動側フランジ１２０の周側面１２０ａの穴１２４に埋め込まれた磁石１６１におけるラジアル方向の磁場を検出する。これに対してＴＭＲ素子１７０は、多極磁気リング１４０におけるアキシャル方向の磁場を検出する。すなわちホール素子１６２およびＴＭＲ素子１７０は、磁場を検出する方向がお互いに異なっている。

　図５（Ａ）に示すように、多極磁気リング１４０の磁界をＴＭＲ素子１７０によって検出したときのＡ相およびＢ相に対応する磁界の強さは例えば２．０ｍＴ（ミリテスラ）である。一方、図５（Ｂ）に示すように、ホールセンサ１６０の磁石１６１の磁界だけをホール素子１６２によって検出したときのＺ相に対応する磁界の強さは、１．５ｍＴである。

　上述したように、従動側フランジ１２０の軸線Ｘ方向において、周側面１２０ａの穴１２４に取り付けられた磁石１６１におけるＳ極の磁界のピークと、多極磁気リング１４０のＳ極の磁界のピークとが一致するように予め設定されている。このため、図５（Ｃ）に示すように、ホール素子１６２は、磁石１６１の磁界の強さ（１．５ｍＴ）と、多極磁気リング１４０の磁界の強さ（２．０ｍＴ）とが重畳された３．５ｍＴの磁界を検出することになる。

　ここで、ホール素子１６２は、検出した磁界の強さが閾値として設定された３．０ｍＴを超えた場合にＺ相の信号を出力するように構成されている。つまり、ホール素子１６２は、磁石１６１の磁界を検出する際、多極磁気リング１４０の磁界の影響を受けたとしても、磁石１６１の磁界を検出していないときは、多極磁気リング１４０からの２．０ｍＴ以上の磁界を検出することはないので、閾値３．０ｍＴを超えることがなくＺ相信号を出力してしまうことはない。

　また、上述したように、従動側フランジ１２０の軸線Ｘ方向において、磁石１６１におけるＳ極の磁界のピークと、多極磁気リング１４０のＳ極の磁界のピークとが一致しているが、ＴＭＲ素子１７０が多極磁気リング１４０の磁界だけを検出するタイミングでは、磁石１６１の磁界の影響を受けていないのでＡ相およびＢ相の信号だけを出力することになる。

　この場合、検出ユニット３００の回路基板１８０の演算処理部では、ホールセンサ１６０の磁石１６１による磁界の影響を受けることはないので、多極磁気リング１４０の磁界を検出するＴＭＲ素子１７０から出力されるＡ相およびＢ相の信号に基づいて従動側フランジ１２０の回転速度や回転方向について正確に算出することができる。

　仮に、多極磁気リング１４０の磁界の強さを無視できる程度にホールセンサ１６０の磁石１６１の磁界が３．０ｍＴよりも非常に強く大きい値を持つ場合、その磁石１６１の強い磁界に合わせて閾値を高く設定すれば、ホール素子１６２はＺ相の信号を確実に検出することができる。

　しかしながら、磁石１６１の強い磁界が多極磁気リング１４０の磁界に悪影響を及ぼしてＴＭＲ素子１７０が誤動作してしまう恐れが生じる。したがって、トルク測定装置１００においては、ホールセンサ１６０の磁石１６１の磁界を強過ぎることのないように設定する必要がある。

　また、ホールセンサ１６０の磁石１６１の磁界が１．５ｍＴよりも非常に弱い場合、例えば多極磁気リング１４０の磁界の強さである２．０ｍＴよりも低い例えば０．５ｍＴの場合について考える。この場合、ホール素子１６２は、磁石１６１の磁界の強さ（０．５ｍＴ）と、多極磁気リング１４０の磁界の強さ（２．０ｍＴ）とが重畳されて検出してしまうが、合計の磁界の強さが２．５ｍＴであり、閾値である３．０ｍＴを超えなくなる。そのために、閾値を３．０ｍＴから２．０ｍＴに近い値まで下げた場合、ホール素子１６２は、磁石１６１の磁界を検出していないときであっても、多極磁気リング１４０の磁界の強さ（２．０ｍＴ）に基づいてＺ相の信号を出力してしまうことにもなりかねない。

　すなわち、ホールセンサ１６０の磁石１６１の磁界の強さ、多極磁気リング１４０の磁界の強さ、検出ユニット３００におけるホール素子１６２とＴＭＲ素子１７０との間の距離等のパラメータに基づいて、適切な磁界の強さおよび距離を設定すると共に、ホール素子１６２が誤動作しない閾値を設定することが重要になる。

＜作用および効果＞
　以上の構成において、トルク測定装置１００では、従動側フランジ１２０および多極磁気リング１４０を一体に取り付けた構成であるため、従動側フランジ１２０と別体に多極磁気リング１４０を設ける場合に比べて小型化およびコンパクト化することができる。

　また、トルク測定装置１００は、従動側フランジ１２０の周側面１２０ａの穴１２４に取り付けられた磁石１６１と対向配置されたホール素子１６２、および、多極磁気リング１４０と対向配置されたＴＭＲ素子１７０が検出ユニット３００の回路基板１８０に並列した状態で設けられている。このため、検出ユニット３００としても大型化することなく、トルク測定装置１００を全体的に小型コンパクト化することができる。

　検出ユニット３００では、回路基板１８０上にホール素子１６２およびＴＭＲ素子１７０が互いに近接した位置に配置されているため、ホール素子１６２が多極磁気リング１４０の磁界を検出してしまうと共に、ＴＭＲ素子１７０が磁石１６１の磁界を検出してしまう。

　しかしながら、検出ユニット３００のホール素子１６２は、磁石１６１の磁界の強さが最大１．５ｍＴであり、多極磁気リング１４０の磁界の強さの最大が２．０ｍＴであるため、両者の磁界の合計は重ね合わせの原理により磁力ベクトルの総和である３．５ｍＴとなる。またホール素子１６２はＺ相の信号を出力する基準として、３．５ｍＴを検出したときに誤りなく確実にＺ相の信号を出力するための閾値として安全を見越した３．０ｍＴと設定している。

　これにより、ホール素子１６２は、多極磁気リング１４０の磁界を検出すると同時に磁石１６１の磁界を検出したときに限り、Ｚ相の信号を出力することができる。かくして、検出ユニット３００の回路基板１８０に設けられた演算処理回路では、Ｚ相の信号に基づいて従動側フランジ１２０の回転位置についても算出することができる。

　また、検出ユニット３００のＴＭＲ素子１７０は、従動側フランジ１２０の磁石１６１が１個だけしか取り付けられていないため、多極磁気リング１４０の磁界を検出する際、磁石１６１の磁界を検出しない部分ではＡ相およびＢ相の信号を出力することができる。これにより、検出ユニット３００の回路基板１８０に設けられた演算処理回路では、従動側フランジ１２０の回転速度および回転方向についても正確に求めることができる。

　以上の構成によれば、従来に比して一段と小型化したトルク測定装置１００を提供することができると共に、従動側フランジ１２０の回転速度および回転方向と共に、従動側フランジ１２０の回転位置についても求めることができる。

＜他の実施の形態＞
　なお、本実施の形態のトルク測定装置１００においては、アキシャルタイプの多極磁気リング１４０を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ラジアルタイプの多極磁気リングを用いるようにしてもよい。

　以上、本発明のトルク測定装置について、好ましい実施の形態を挙げて説明したが、本発明のトルク測定装置は上記実施の形態の構成に限定されるものではない。その他、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のトルク測定装置を適宜改変することができる。かかる改変によってもなお本発明の構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。

　１００…トルク測定装置、１１０…駆動側フランジ、１２０…従動側フランジ、１３０…起歪体、１４０…多極磁気リング、１５０…固定台、１６０…ホールセンサ、１６１…磁石、１６２…ホール素子、１７０…ＴＭＲ素子、１８０…回路基板、３００…検出ユニット。

Claims (8)

1. 　駆動側フランジと、
   　従動側フランジと、
   　前記駆動側フランジと前記従動側フランジとの間であって、前記駆動側フランジおよび前記従動側フランジの双方と同一の軸線上において一体に設けられ、ひずみゲージが取り付けられた起歪体と、
   　前記従動側フランジにおける外周側の周側面の所定位置に設けられた磁石と、
   　前記従動側フランジにおける円盤状の端面に一体に取り付けられた環状の多極磁気リングと、
   　前記従動側フランジの回転中に前記磁石が発生する第１磁界を検出する第１検出素子と、前記従動側フランジと共に回転する前記多極磁気リングの回転中に当該多極磁気リングが発生する第２磁界を検出する第２検出素子とを備える検出装置と
   　を備え、
   　前記第１検出素子は、前記第１磁界と、前記第２磁界との合計が所定の閾値を超えた場合に前記従動側フランジが１回転したことを表す信号を出力する
   　トルク測定装置。
2. 　前記第１検出素子は前記磁石と対向するように配置され、前記第２検出素子は前記多極磁気リングと対向するように配置されている
   　請求項１に記載のトルク測定装置。
3. 　前記第１検出素子および前記第２検出素子は、前記検出装置において前記軸線に沿って並列した状態で配置されている
   　請求項２に記載のトルク測定装置。
4. 　前記第１磁界のピークと、前記第２磁界のピークとが一致するように前記従動側フランジと前記多極磁気リングとが一体に取り付けられている
   　請求項１に記載のトルク測定装置。
5. 　前記多極磁気リングが前記従動側フランジに取り付けられる端面には、位置決め用の凸部が形成され、
   　前記従動側フランジが前記多極磁気リングに取り付けられる端面には、前記凸部と係合される凹部が形成されている
   　請求項４に記載のトルク測定装置。
6. 　前記第１検出素子は、ホール素子であり、
   　前記第２検出素子は、ＴＭＲ素子である
   　請求項１乃至５のいずれか一項に記載のトルク測定装置。
7. 　駆動側フランジと、
   　従動側フランジと、
   　前記駆動側フランジと前記従動側フランジとの間であって、前記駆動側フランジおよび前記従動側フランジの双方と同一の軸線上において一体に設けられた起歪体と、
   　検出装置と対向して配置され、前記従動側フランジにおける外周側の周側面の所定位置に設けられて磁界を発生する磁石と、
   　前記従動側フランジにおける円盤状の端面に一体に取り付けられて磁界を発生する環状の多極磁気リングと、
   　を備えるトルク測定装置用の磁界発生装置。
8. 　従動側フランジの回転中に磁石が発生する磁界を検出する第１検出素子と、
   　前記従動側フランジと共に回転する多極磁気リングの回転中に当該多極磁気リングが発生する磁界を検出する第２検出素子と
   　を備え、
   　前記第１検出素子は、前記磁石が発生する磁界と、前記多極磁気リングが発生する磁界との合計が所定の閾値を超えた場合に前記従動側フランジが１回転したことを表す信号を出力する
   　トルク測定装置用の磁界検出装置。

Images