JPH0678956B2

JPH0678956B2 - トルクセンサ

Info

Publication number: JPH0678956B2
Application number: JP30721486A
Authority: JP
Inventors: 伸一猪尾
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-12-23
Filing date: 1986-12-23
Publication date: 1994-10-05
Anticipated expiration: 2009-10-05
Also published as: JPS63158433A

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
少なくない。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54−17228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ON−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ON−OFFされる接点やマイクロ
スイッチ等を配設するため、これらの接点の配設に高度
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け
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58−218627号、特開昭58−
105877号、実開昭57−192872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、一端に
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、回動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、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、
構造が簡単で応答性が良く静止・回転に拘らず低コスト
でトルクを検出できる高精度な非接触型がトルクセンサ
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極を固定
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される。また、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
トの軸線を中心とし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、１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Ａ、Ｂ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形成さ
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ッ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5a、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5
a、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と微少空隙を有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、ピックアップ部
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10bとが磁性体5aおよび5bとそれぞ
れ１対１で応答するように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10b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10a、10b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l_Aと磁性体5aから磁路片10bに至るまでの
ギャップ空間l_B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l_Aと5bから磁路片10aまで
のギャップ空間l_Bとは相等しい。したがって、第１図に
示すように第１シャフト１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l_A、l_B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と非接触でかつアウタ
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、ホール素子13と第１シャフト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、OP1〜OP4は演算増幅器１、R₁〜R₁₈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Q_1aを、また逆
向きの磁界に対して負の出力電圧Q_1b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_2aを、ま
た逆向きの磁界に対して負の出力電圧Q_2bを出力するも
のとする（第５図参照）。非反転増幅器OP1、OP2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OP
3、OP4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。OP1、OP2は非反転増
幅器として構成され、OP1の非反転入力端子側には抵抗
器R₁を介してQ_1aと抵抗器R₂介してQ_2aとがパラレルで接
続され、OP2の非反転入力端子側には抵抗器R₅を介してQ
_1bとR₆を介してQ_2bとがパラレルで接続される。したが
って、OP1は正の出力電圧Q_1a、Q_2aの加算回路を形成
し、OP2は負の出力電圧Q_1b、Q_2bの加算回路を形成す
る。そして、OP1の出力端子は抵抗器R₉を介してOP3の反
転入力端子側に接続されるとともに、抵抗器R₁₇を介し
てOP4の非反転入力端子側に接続されている。同様に、O
P2の出力端子は抵抗器R₁₂を介してOP3の非反転入力端子
側に接続されるとともに、抵抗器R₁₄を介してOP4の反転
入力側に接続される。ここで、抵抗器R₃、R₄、R₇、R₈、
R₉、R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃、R₁₄、R₁₅、R₁₆、R₁₇、および
R₁₈の値は、OP1〜OP4の作動状態を定めるものであり、O
P1とOP2あるいはOP3とOP4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、OP4はOP1、OP2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OP3の出力端子から出力電圧E_TR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OP4の出力
端子から出力電圧E_TL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
l_A、l_B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l_A、l_Bの変化をホール素子1
3、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13）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。

定常時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までのギャップ空間l_Aと磁性体5
aから磁路片10bまでのギャップ空間l_B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10a、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、ギャップ空間
l_A、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l_A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H_A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10
a、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l_A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H_B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透磁率が
極めて小さいギャップ空間l_Aあるいはl_Bの大きさの差異
により決定される。また、磁路片10a、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l_A、l_Bは互いに等しいので、ホール素
子13に印加する磁界H_A、H_Bは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。

非定常時（トルクが加わった場合）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l_Aと磁性体5bから磁路片10bまでのギャップ空間l_A
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l_Bと磁性体5bから磁路片10aまでのギャ
ップ空間l_Bとは何れも小さくなる。したがって、これに
伴って磁界H_Bが磁界H_A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H_Aが磁界H_B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5a、5bと
磁路片10a、10bとの間のギャップ空間l_A，l_Bの変化とし
てとらえられ、このギャップ空間l_A，l_B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作用を説明してきたが、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分がなく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の取り付け後にホール素子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
も精度良く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回転毎にトリル・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
クを適切に検出することができる。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。

以上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
を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、10bに磁束が流入する際に、磁性体5a、5bと磁
路片10a、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、 10a、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

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。