(57)【要約】  本願は、簡易な構造で相対的回転移動可能な一対の回転部材の相対回転角度変位を検知することができる、相対回転角度変位検出装置を提供する。  回転軸の周方向に相対回転する一対の回転部材の一方に、磁極が周方向に交互に極性が異なる態様で配置された永久磁石を設け、他方の回転部材に、リング本体と、そのリング本体から径方向に突出した複数の突部とを有する誘導リングを配置する。また、誘導リングのリング本体に、複数の磁気センサを配置する。リング本体の一部に対向し、該リング本体の一部の磁束を受ける第１対向部と、第１対向部から前記回転軸線の周方向において離れた位置の前記リング本体の一部の磁束を受ける第２対向部を、前記永久磁石および前記誘導リングの前記回転軸線周りの回転にかかわらず、前記回転軸線の周方向の相対位置を固定する。
2014042268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転角度変位検出装置であって、
前記相対回転角度変位検出装置は、
回転軸線の周りを３６０°以上回転し、且つ前記回転軸線の周方向に相対回転する一対の回転部材と、
前記一対の回転部材のうちの一方の回転部材に、前記一方の回転部材と共に回転するように設けられ、磁極が前記回転軸線の周方向に交互に極性が異なる態様で配置された永久磁石と、
前記磁極と対向する位置に配置された複数の突部と、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に、前記他方の回転部材と共に回転するように設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に形成され、前記磁極の位置に対する前記突部の位置に応じて変化する磁化の強さを有する環状のリング本体とを有する誘導リングと、
前記リング本体の磁束を検出する磁気検出部と
を備え、
前記磁気検出部は、
前記リング本体の一部に対向し、前記リング本体の一部の磁束を受ける第１対向部と、
前記第１対向部から前記回転軸線の周方向において離れた位置の前記リング本体の一部の磁束を受ける第２対向部と、
前記第１対向部が受けた磁束を検出する第１磁気センサと、
前記第２対向部が受けた磁束を検出する第２磁気センサと
を含み、
前記第１対向部と前記第２対向部は、前記永久磁石および前記誘導リングの前記回転軸線周りの回転にかかわらず、前記回転軸線の周方向の相対位置が固定されていることを特徴とする。
【請求項２】
請求項１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１対向部と前記第２対向部とは、前記第１対向部と前記第２対向部との間に形成された中心角が、［（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）／２、但し、Ｎは正の整数］の関係式を満たす位置に形成されている。
【請求項３】
請求項１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１対向部と前記第２対向部の他にＭ個の対向部を含み、
これら対向部は、前記対向部が成す角が［（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）／（２＋Ｍ）、但し、Ｎ、Ｍは正の整数］の関係式を満たす位置に形成されている。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサと前記リング本体との間に設けられ、前記リング本体に対向する第１中間ヨークと、前記第２磁気センサと前記リング本体との間に設けられ、前記リング本体に対向する第２中間ヨークとを備え、
前記第１対向部は、前記第１中間ヨークに設けられ、
前記第２対向部は、前記第２中間ヨークに設けられ、
前記第１磁気センサは、前記第１中間ヨークに設けられた前記第１対向部が受けた磁束を検出し、
前記第２磁気センサは、前記第２中間ヨークに設けられた前記第２対向部が受けた磁束を検出する。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１対向部は、第１磁気センサへ磁束を集めるための第１集磁部を有しており、
前記第２対向部は、第２磁気センサへ磁束を集めるための第２集磁部を有している。
【請求項６】
請求項５に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１集磁部および前記第２集磁部は、前記回転軸線の径方向に凹んだ凹部である。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサへ流れる磁束の振幅を平均化するための第１平均化部と、前記第２磁気センサへ流れる磁束の振幅を平均化するための第２平均化部とを有している。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサにより検出された磁束と、前記第２磁気センサにより検出された磁束とに基づいて、前記リング本体の磁束を検出する。
【請求項９】
トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
請求項１〜８のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置と、
前記一対の回転部材の間に配置された弾性部材と
を備え、
前記一対の回転部材は、前記弾性部材により相対回転方向に常時付勢力が付与され、相対回転規制部を有しており、
前記相対回転規制部は、前記一対の回転部材のいずれか一方の回転部材が前記弾性部材の付勢力に抗して他方の回転部材に対して所定の回転角度だけ相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する。
【請求項１０】
トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
請求項１〜８のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置と、
前記一対の回転部材のいずれか一方の回転部材に接続され、ユーザにより回転力が付与される回転駆動部材と、
前記他方の回転部材に回転力を付与する動力源と、
前記一方の回転部材が所定の回転角度だけ相対回転した状態において、前記磁気検出部の出力に応じて前記動力源が付与する回転力を制御する制御部と
を備える。
【請求項１１】
電動アシスト車椅子であって、
前記電動アシスト車椅子は、請求項１０に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１２】
電動アシスト騎乗車両であって、
前記電動アシスト騎乗車両は、請求項１０に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１３】
電動アシストステアリング装置であって、
前記電動アシストステアリング装置は、請求項１０に記載のトルク制御装置を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対回転角度変位検出装置、同検出装置を用いたトルク検出装置及びトルク制御装置、並びに同制御装置を備えた電動アシスト車椅子、電動アシスト騎乗車両及び電動アシストステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、従来の手動車椅子においては、一対のハンドリムが、左右一対の大車輪の外側に設けられている。一対のハンドリムは、ハンドリムの回転軸線が車軸の軸線と同軸となるように大車輪に設けられている。ユーザがこのハンドリムを回転させると、その回転力が大車輪に伝達され、手動車椅子を走行させる。近年、車椅子において、ユーザによるハンドリムを動かす力の負荷を軽減させるようにする目的で、ハンドリムを動かす手動の力にあった最適なアシスト力が電動モータにより駆動輪に伝えられる電動アシストシステムが開発されている。【０００３】
ところで、この種の電動アシストシステムは、回転軸線が同軸に配置された互いに相対回転する一対の回転部材の相対回転角度変位を検出してトルクを検知するための検出装置を備えている。【０００４】
この種の相対回転変位角度や相対回転トルクの変位検出装置として、以下の装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。前記装置は、回転軸線が同軸に配置された一対の第１軸部材および第２軸部材と、第１軸部材に固定された円筒磁石と、第２軸部材に固定された一対のヨークリングと、各ヨークリングを取り囲むように配置され、集磁突起を備えた一対の集磁リングと、集磁突起間に配置され、第１軸部材および第２軸部材の相対角変位に応じてヨークリングに生じる磁束の変化を検出するように構成された磁気センサとを備えている。【０００５】
以上のように構成された相対回転角度変位検出装置において、第１軸部材は、第１軸部材と同軸状の円筒磁石とを備えている。円筒磁石は第１軸部材と共に回転する。この円筒磁石は、回転軸線の径方向に磁化され、回転軸線の径方向に配置された磁極（Ｎ極およびＳ極）を有している。第２軸部材は、第２軸部材と一体的に回転する一対のヨークリングを備えている。各ヨークリングは、それぞれ前記Ｎ極、Ｓ極の組数と同数の磁極爪を有する。【０００６】
各磁極爪は、回転軸線の径方向において、円筒磁石の外側において円筒磁石の磁極に対向するように配置されている。この一対のヨークリングは、それぞれの磁極爪が回転軸線の軸線方向において対向配置され、かつ周方向に交互に並ぶように配置されている。また、これらヨークリングにそれぞれ発生する磁束を集めるための２個の集磁リングが、対応するヨークリングの回転軸線の径方向の外側において、ヨークリングを取り囲むように配置されている。【０００７】
第１軸部材と第２軸部材とが相対的に回転すると、各ヨークリングの磁極爪の円筒磁石の磁極に対する相対位置が変動する。これにより、集磁リング間の磁束が変化する。この磁束の変化が磁気センサにより検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２４９３６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記検出装置において、一対のヨークリングは、第２軸部材とともに回転するように設けられている。それに対し２個の集磁リングは、ハウジングに固定されている。つまり、２個の集磁リングに対して一対のヨークリングは、相対回転するように構成されている。そのため、磁束密度の変化を精度良く検出するために、一対のヨークリングおよび２個の集磁リングは、いずれも環状に形成され、回転軸の径方向に隙間を設けて並ぶように設けられている。しかしながら、両者を環状に形成し、隙間の精度を確保しているため、検出装置の製造及び組立コストが高くつくという問題があった。【００１０】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、検出装置の製造及び組立が簡易な構造でありながら精度良く相対回転角度変位を検出することができる、相対回転角度変位検出装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
（１）  相対回転角度変位検出装置であって、
前記相対回転角度変位検出装置は、
回転軸線の周りを３６０°以上回転し、且つ前記回転軸線の周方向に相対回転する一対の回転部材と、
前記一対の回転部材のうちの一方の回転部材に、前記一方の回転部材と共に回転するように設けられ、磁極が前記回転軸線の周方向に交互に極性が異なる態様で配置された永久磁石と、
前記磁極と対向する位置に配置された複数の突部と、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に、前記他方の回転部材と共に回転するように設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に形成され、前記磁極の位置に対する前記突部の位置に応じて変化する磁化の強さを有する環状のリング本体とを有する誘導リングと、
前記リング本体の磁束を検出する磁気検出部と
を備え、
前記磁気検出部は、
前記リング本体の一部に対向し、前記リング本体の一部の磁束を受ける第１対向部と、
前記第１対向部から前記回転軸線の周方向において離れた位置の前記リング本体の一部の磁束を受ける第２対向部と、
前記第１対向部が受けた磁束を検出する第１磁気センサと、
前記第２対向部が受けた磁束を検出する第２磁気センサと
を含み、
前記第１対向部と前記第２対向部は、前記永久磁石および前記誘導リングの前記回転軸線周りの回転にかかわらず、前記回転軸線の周方向の相対位置が固定されていることを特徴とする。【００１２】
（１）の構成によれば、永久磁石が、回転軸線の周方向に相対回転する一対の回転部材のうちの一方の回転部材に、磁極が回転軸線の周方向に交互に極性が異なる態様で配置されている。また、誘導リングの複数の突部が永久磁石に対して対向する態様で配置されている。これにより、誘導リングの突部を簡単な形状にできる。従って、誘導リングの突部を精度よく形成できる。また、互いに対向する磁極と突部との相対的な位置関係（即ち磁極の位置に対する突部の位置）に応じて変化する磁化の強さを有する。この磁極と突部との相対的な位置関係は比較的容易に設定され得る。そのため、誘導リング及び永久磁石等の各部材の組付けが容易である。従って、製造及び組立が簡易な構造でありながら、相対回転する一対の回転部材の相対回転角度変位を精度良く検出することができる。
また、誘導リングの各突部と永久磁石の各磁極との相対位置に応じて磁化された誘導リングのリング本体の磁束が磁気検出部で検出される。従って、部品点数を減少させて構造を簡略化することができる。また、構造が簡単であるから、製造及び組立も容易かつ精度良く行うことができる。
また、前記磁気検出部は、前記リング本体の一部に対向し、前記リング本体の一部の磁束を受ける第１対向部と、前記第１対向部から前記回転軸線の周方向において離れた位置の前記リング本体の一部の磁束を受ける第２対向部と、前記第１対向部が受けた磁束を検出する第１磁気センサと、前記第２対向部が受けた磁束を検出する第２磁気センサとを含む。従って、部品点数を減少させて構造を簡略化することができる。また、構造が簡単であるから、製造及び組立も容易かつ精度良く行うことができる。
さらに、第１対向部と第２対向部は、永久磁石および誘導リングの回転軸線周りの回転にかかわらず、回転軸線の周方向の相対位置が固定されている。そのため、磁気センサを車体等の固定側に設置することができ、取り付け構造を簡易なものとすることができる。また、磁気センサを車体等の固定側に設置できるので、故障等の不具合の発生を抑制でき、一対の回転部材の相対回転角度変位の精度良い検出を実現できる。
従って、（１）の構成によれば、検出装置の製造及び組立が簡易な構造でありながら精度良く相対回転角度変位を検出することができる。【００１３】
（２）  （１）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１対向部と前記第２対向部とは、前記第１対向部と前記第２対向部との間に形成された中心角が、［（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）／２、但し、Ｎは正の整数］の関係式を満たす位置に形成されている。【００１４】
（２）の構成によれば、組立時の誤差等により誘導リングと永久磁石との相対回転にずれが生じてしまう状況において、各磁気センサの出力を合成した場合の波形の振幅が、各磁気センサ単独の出力波形の振幅よりも抑制される。従って、誤検出の原因となり得る磁気検出部からの出力変動が抑制される。これにより、検出精度がより向上され得る。【００１５】
（３）  （１）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１対向部と前記第２対向部の他にＭ個の対向部を含み、
これら対向部は、前記対向部が成す角が［（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）／（２＋Ｍ）、但し、Ｎ、Ｍは正の整数］の関係式を満たす位置に形成されている。【００１６】
（３）の構成によれば、組立時の誤差等により誘導リングと永久磁石との相対回転にずれが生じてしまったとしても、各磁気センサの出力を合成した場合の波形の振幅が、各磁気センサ単独の出力波形の振幅よりも抑制される。従って、誤検出の原因となり得る磁気検出部からの出力変動が抑制される。これにより、検出精度がより向上され得る。【００１７】
（４）  （１）〜（３）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサと前記リング本体との間に設けられ、前記リング本体に対向する第１中間ヨークと、前記第２磁気センサと前記リング本体との間に設けられ、前記リング本体に対向する第２中間ヨークとを備え、
前記第１対向部は、前記第１中間ヨークに設けられ、
前記第２対向部は、前記第２中間ヨークに設けられ、
前記第１磁気センサは、前記第１中間ヨークに設けられた前記第１対向部が受けた磁束を検出し、
前記第２磁気センサは、前記第２中間ヨークに設けられた前記第２対向部が受けた磁束を検出する。【００１８】
（４）の構成によれば、第１中間ヨークおよび第２中間ヨークを設けることにより、誘導リングの磁束を集磁し、突部の位相とは関係無く直接的に永久磁石からリング本体が受ける磁束の振幅を平均化させることができる。従って、検出精度をより向上させることができる。また、各磁気センサとリング本体との間に各中間ヨークを設けることにより、例えば、リング本体を、回転軸線の径方向において、より外側に設けることができる。これにより、リング本体の内径をより大きくするとともに、永久磁石及び突部の先端をより小さくすることが可能になり、スペース内への設置が容易になる。【００１９】
（５）  （１）〜（４）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１対向部は、第１磁気センサへ磁束を集めるための第１集磁部を有しており、
前記第２対向部は、第２磁気センサへ磁束を集めるための第２集磁部を有している。【００２０】
（５）の構成によれば、磁気センサへ効率良く磁束を集めることができ、より精度良く相対回転角度変位を検出することができる。【００２１】
（６）  （５）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１集磁部および前記第２集磁部は、前記回転軸線の径方向に凹んだ凹部である。【００２２】
（６）の構成によれば、より精度良く相対回転角度変位を検出することができる。【００２３】
（７）  （１）〜（６）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサへ流れる磁束の振幅を平均化するための第１平均化部と、前記第２磁気センサへ流れる磁束の振幅を平均化するための第２平均化部とを有している。【００２４】
（７）の構成によれば、突部の位相と関係無く直接的に永久磁石からリング本体を通って第１磁気センサ及び第２磁気センサの各々へ流れる磁束の振幅を平均化することができる。従って、より精度良く相対回転角度変位を検出することができる。【００２５】
（８）  （１）〜（７）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサにより検出された磁束と、前記第２磁気センサにより検出された磁束とに基づいて、前記リング本体の磁束を検出する。【００２６】
（８）の構成によれば、相対位置の検出精度をより高めることができる。さらに、例えば、各磁気センサからの出力が合成された出力波形の振幅が、磁気センサ単独の出力波形の振幅よりも抑制されるような位置関係に磁気センサを配置することにより、相対位置の検出精度をさらに高めることができる。【００２７】
（９）  トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
（１）〜（８）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置と、
前記一対の回転部材の間に配置された弾性部材と
を備え、
前記一対の回転部材は、前記弾性部材により相対回転方向に常時付勢力が付与され、相対回転規制部を有しており、
前記相対回転規制部は、前記一対の回転部材のいずれか一方の回転部材が前記弾性部材の付勢力に抗して他方の回転部材に対して所定の回転角度だけ相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する。【００２８】
（１０）  トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
（１）〜（８）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置と、
前記一対の回転部材のいずれか一方の回転部材に接続され、ユーザにより回転力が付与される回転駆動部材と、
前記他方の回転部材に回転力を付与する動力源と、
前記一方の回転部材が所定の回転角度だけ相対回転した状態において、前記磁気検出部の出力に応じて前記動力源が付与する回転力を制御する制御部と
を備える。【００２９】
（１１）  電動アシスト車椅子であって、
前記電動アシスト車椅子は、（１０）のトルク制御装置を備える。【００３０】
（１２）  電動アシスト騎乗車両であって、
前記電動アシスト騎乗車両は、（１０）のトルク制御装置を備える。【００３１】
（１３）  電動アシストステアリング装置であって、
前記電動アシストステアリング装置は、（１０）のトルク制御装置を備える。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、検出装置の製造及び組立が簡易な構造でありながら精度良く相対回転角度変位を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る相対回転角度変位検出装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図１における鎖線で囲んだＡ部分を拡大して示した拡大断面図である。
【図３】上記装置を回転軸線の軸方向から見た概略構成図である。
【図４Ａ】永久磁石の磁極、誘導リングの突部、及び磁気検出部との相対位置関係を示す説明図である。
【図４Ｂ】第１実施形態において、永久磁石の磁極、誘導リングの突部及び磁気検出部との相対位置関係を図３に示す状態に維持した状態で、磁気検出部を誘導リングのリング本体に沿って周方向に回転させた場合における第１磁気センサの出力波形、第２磁気センサの出力波形およびこれら出力波形を合成した合成出力波形を示すグラフである。
【図５Ａ】本発明に係る第２実施形態における永久磁石の磁極、誘導リングの突部及び磁気検出部との相対位置関係を示す説明図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示す第２実施形態において、永久磁石の磁極、誘導リングの突部及び磁気検出部との相対位置関係を初期状態に維持して、磁気検出部を誘導リングのリング本体に沿って周方向に回転させた場合における第１磁気センサの出力波形、第２磁気センサの出力波形およびこれら出力波形を合成した合成出力波形を示すグラフである。
【図６】第１実施形態および第２実施形態に用いられた中間ヨークの平面図である。
【図７Ａ】初期状態における永久磁石の磁極と誘導リングの突部との相対位置関係を示す説明図である。
【図７Ｂ】第１および第２回転部材が初期状態から所定角度回転した状態における永久磁石の磁極と誘導リングの突部との相対位置関係を示す説明図である。
【図８Ａ】初期状態における永久磁石の磁極と誘導リングにおける磁束分布状況を示す説明図である。
【図８Ｂ】初期状態における永久磁石、誘導リング、中間ヨーク、磁気センサおよびバックヨークにおける磁束分布状況を示す説明図である。
【図８Ｃ】初期状態における永久磁石、誘導リング、中間ヨーク、磁気センサおよびバックヨークおよびそれらの周辺を含む位置における磁束分布状況を示す説明図である。
【図９Ａ】第１および第２回転部材が初期状態から所定角度回転した状態における永久磁石の磁極と誘導リングにおける磁束分布状況を示す説明図である。
【図９Ｂ】第１および第２回転部材が初期状態から所定角度回転した状態における永久磁石、誘導リング、中間ヨーク、磁気センサおよびバックヨークにおける磁束分布状況を示す説明図である。
【図９Ｃ】第１および第２回転部材が初期状態から所定角度回転した状態における永久磁石、誘導リング、中間ヨーク、磁気センサおよびバックヨークおよびそれらの周辺を含む位置における磁束分布状況を示す説明図である。
【図１０】本発明に係る相対回転角度変位検出装置を用いたトルク制御装置を適用した電動アシスト車椅子を示す説明図である。
【図１１】本発明に係る相対回転角度変位検出装置を用いたトルク制御装置を適用した電動アシスト自転車を示す説明図である。
【図１２】本発明に係る相対回転角度変位検出装置を自動車のパワーステアリング装置におけるパワーアシストシステムに適用した概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る相対回転角度変位検出装置Ｘを電動アシスト車椅子（図１０参照）におけるパワーアシストシステムに用いた実施例に基づいて説明する。なお、本発明に係る相対回転角度変位検出装置、同検出装置を用いたトルク検出装置及びトルク制御装置は、電動アシスト車椅子におけるパワーアシストシステムに用いられる場合に限定されない。本発明に係る相対回転角度変位検出装置は、回転軸線が同軸に配置された一対の回転部材の相対回転角度変位を検出する。本発明に係る相対回転角度変位検出装置は、互いに相対回転する一対の回転部材の相対回転角度変位を検出する各種装置、機構に採用され得る。本発明は、他に例えば、電動アシスト自転車（図１１参照）や自動車のパワーステアリング装置（図１２参照）等のパワーアシストシステム等においても好適に用いられ得る。
【００３５】
図１に示すように、本実施形態に係る相対回転角度変位検出装置は、軸部１の一端部にハンドリム連結部材Ｈが取り付けられている。軸部１の一端部側には、第１回転部材としてのレバー部材１０と、第２回転部材としてのギア２０とが、軸部１に対して同軸に配置されている。すなわち、軸部１は、回転軸線Ｒを有している。回転軸線Ｒは、一対の回転部材（レバー部材１０およびギア２０）の回転軸線でもある。図１に示すように、レバー部材１０とギア２０とは、互いに隣接した近接状態に配置されており、回転軸線Ｒの周方向に相対回転可能である。なお、回転軸線Ｒの回転方向は、レバー部材１０及びギア２０の回転方向を意味していてもよい。回転軸線Ｒの回転方向は、レバー部材１０及びギア２０の回転方向と同じであってもよい。
【００３６】
第１回転部材としてのレバー部材１０は、図３に示すように、軸部１の径方向外側に向かって１８０度の位相差で延出した２つの係止部１１を一体的に備えている。レバー部材１０は、ハンドリム連結部材Ｈの回転に伴って、軸部１と共に一体的に回転するように構成されている。一方、第２回転部材としてのギア２０は、図１に示すように、軸部１と同軸にベアリング２を介して、第１回転部材としてのレバー部材１０に対して相対回転自在に設けられている。
【００３７】
レバー部材１０の各係止部１１には、図３に示すように、軸方向外側すなわちギア２０側に向かって突出した状態に突起部１２が設けられている。各突起部１２は、ギア２０に周方向に沿って弧状に延びた態様で形成されたスリット２１にはめ込まれている。突起部１２は、レバー部材１０の回転移動に伴って、スリット２１の周方向に延びた長さ範囲内でスライド移動自在である。
【００３８】
また、ギア２０には、周方向の４箇所に弾性部材としてのコイルスプリングＳを装着するためのスプリング装着孔２２が形成されている。各スプリング装着孔２２には、コイルスプリングＳが装着されている。レバー部材１０の各係止部１１は、周方向に隣り合う一対のコイルスプリングＳの間に配置され、両コイルスプリングＳの各端部に係止されている。各係止部１１は、両コイルスプリングＳによって時計回り方向及び反時計回り方向の両方向から付勢されている。
【００３９】
従って、レバー部材１０は、外力が付与されない状態においては、一対のコイルスプリングＳの付勢力が釣り合った位置で静止する。従って、レバー部材１０は、周方向の力が加えられると、時計回り方向および反時計回り方向のいずれの方向にも回動できる。
【００４０】
また、この状態において外力（回転力）が付与されないときには、レバー部材１０の各係止部１１に設けられた各突起部１２は、図３に示すように、ギア２０に形成された対応するスリット２１の長さ方向の一端と他端との間に位置する。この状態から、時計回り方向または反時計回り方向にハンドリム連結部材Ｈに回転力が付与されると、連結部材Ｈが固定された軸部１が回転し、それに伴って軸部１に固定されたレバー部材１０に回転力が付与されて同レバー部材１０が時計回り方向または反時計回り方向に回転する。
【００４１】
このようにレバー部材１０が回転すると、その係止部１１は、回転方向側に位置するスプリングＳの付勢力に抗しながらギア２０に対して相対回転する。このときレバー部材１０の係止部１１に設けられた突起部１２はギア２０に形成されたスリット２１内を周方向（時計回り方向または反時計回り方向）に移動する。そして、レバー部材１０の係止部１１に設けられた突起部１２が、スリット２１の周方向の端部に到達するとその端部に係止される。それ以降は、ギア２１がレバー部材１０と共に回転する。なお、突起部１２がスリット２１の端部に到達するまでの間においても、スプリングＳに加わる付勢力の解放によりギア２０は回転する。
【００４２】
このように、本実施形態においては、第１回転部材としてのレバー部材１０と、第２回転部材としてのギア２０とは、軸部１の周方向における所定範囲、すなわちギア２０に形成されたスリット２１の周方向の長さ範囲において、相対回転する。周方向の長さ範囲は、一回転未満の範囲である。相対回転角度変位検出装置Ｘは、この限られた周方向の相対回転範囲における両回転部材の相対回転角度変位、ひいては相対回転トルクを検出する。電動モータ（図示略）は、外部から付与された回転力とその回転力に応じて出力される電動モータの力とを融合して、ギア２０の回転力を制御するように制御される。
【００４３】
第１回転部材としてのレバー部材１０と、第２回転部材としてのギア２０との相対回転角度変位を検出するために、本実施形態においては、図３に示すように、相対回転角度変位検出装置Ｘは、永久磁石３０と、誘導リング４０と、２組の磁気センサ部材（磁気検出部）Ｘａ及びＸｂとが備えられている。各磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂは、中間ヨーク５０、磁気センサ６０およびバックヨーク７０を備える。
【００４４】
永久磁石３０は、円環状又はリング状に形成されている。永久磁石３０は、図４Ａに示すように、軸線が回転軸線Ｒと同軸状に配置されている。即ち、永久磁石３０は、軸部１と同軸に配置されている。永久磁石３０は、軸部１の周方向に沿って交互に配置されたＮ極とＳ極の磁極を有する。各磁極は、それぞれ軸部１の軸方向、即ち回転軸線Ｒの軸線方向に沿って磁化されている。
【００４５】
本実施形態では、複数組の磁極対の例として、９組の磁極対（９個のＳ極と９個のＮ極の合計１８個の磁極）が周方向に等間隔に配置されている。このリング状の永久磁石３０は、レバー部材１０に対して同軸に配置されると共に同レバー部材１０に固定されている。従って、永久磁石３０は、レバー部材１０と共に回転する。本発明において、永久磁石３０は、上述したような円環状又はリング状に形成された磁石に限定されない。本発明では、永久磁石３０は、周方向に等間隔に配置された複数個の磁石であってもよい。また、永久磁石３０は、焼結磁石、ボンド磁石のいずれであってもよく、また等方性、異方性のいずれでもよく、更には極異方性の磁石であってもよい。
【００４６】
誘導リング４０は、図１〜図３に示すように、ギア２０と同軸に配置されている。誘導リング４０は、環状のリング本体４１と、複数の突部４２とを有する。環状のリング本体４１は、軸部１の径方向において、永久磁石３０と重ならない。即ち、環状のリング本体４１は、軸部１の軸方向から見た場合に、永久磁石３０と重ならない。複数の突部４２は、リング本体４１の外周縁から軸部１の径方向外側に突出形成されて永久磁石３０に対して径方向に重なる。即ち、複数の突部４２は、軸部１の軸方向から見た場合に、永久磁石３０と重なる。
【００４７】
本実施形態において、複数の突部４２は、磁極の対数（この実施形態では９対）と同数である。本実施形態において、複数の突部４２のそれぞれが、各磁極の周方向の幅より狭い周方向の幅を有する。より詳細には、誘導リング４０の各突部４２は、径方向外側に向かって幅が狭くなる先細りのほぼ三角形状又は台形状に形成されている。突部４２では、軸部１の軸方向から見た場合に永久磁石３０の内周縁と重なる部分の周方向の幅寸法Ｗ１が、各磁極の内周縁の周方向の幅寸法Ｗ２よりも狭い（図７Ｂ参照）。誘導リング４０は、図１に示すように、ギア２０と軸方向に離間した状態で、ギア２０に対して取付部材２３を介して一体的に取り付けられている。即ち、誘導リング４０は、ギア２０と一体的に回転するように構成されている。
【００４８】
なお、本実施形態では、各突部４２が、径方向外側に向かって延びている。しかし、本発明において、突部が延びる方向は、必ずしもこれに限定されない。突部４２は、リング本体４１の内周縁から径方向内側に向かって延びた形状を有していてもよい。即ち、リング本体４１が環状に配置された永久磁石３０の外側に配置され、各突部４２がリング本体４１から内側に向かって延びた形状を有していてもよい。
【００４９】
本実施形態において、誘導リング４０は、鋼板等を打ち抜き形成することにより容易に製造される。但し、本発明において、誘導リングの製造方法は、この例に限定されない。誘導リング４０は、複数の部材を組み合わせて構成されてもよい。また、本実施形態においては、誘導リング４０が有するリング本体４１と各突部４２とが同一平面に形成されているが、本発明は、必ずしも、この例に限定されない。例えば、誘導リング４０は、突部４２がリング本体４１に対して所定角度に折り曲げられた形状等を有していてもよい。
【００５０】
図３は、初期状態を示す。初期状態では、外部から軸部１に外力が付与されていない。初期状態では、誘導リング４０の各突部４２は、永久磁石３０のＳ極とＮ極との略中間に位置する。この状態で軸部１に外力が付与されると、レバー部材１０が外力の方向に従って、時計回り方向または反時計回り方向のいずれかの方向に回転する。この回転に伴って、レバー部材１０は、ギア２０に対して相対回転変位する。このとき、レバー部材１０の係止部１１に設けられた突起部１２は、ギア２０に形成されたスリット２１に沿って移動する。
【００５１】
このとき、レバー部材１０の突起部１２は、スリット２１の周方向の端部に係止されてそれ以上の相対変位が制限されるまでスリット２１に沿って移動する。レバー部材１０の突起部１２がスリット２１の端部に係止されるまで移動した状態においては、誘導リング４０におけるすべての突部４２が、それぞれ永久磁石３０の一方の磁極（例えばＳ極）と重なる面積比率が多くなるように位置する。
【００５２】
中間ヨーク５０は、図１および図２に示すように、回転軸線Ｒの径方向において誘導リング４０のリング本体４１と重なるように配置されている。言い換えると、中間ヨーク５０は、回転軸線Ｒの軸線方向から見た時に、誘導リング４０のリング本体４１と重なるように配置されている。中間ヨーク５０は、誘導リング４０のリング本体４１と間隔を空けて配置されている。中間ヨーク５０は、回転軸線Ｒの軸線方向において、誘導リング４０のリング本体４１と間隔を空けて対向している。中間ヨーク５０は、鉄等の強磁性体からなる。中間ヨーク５０は、永久磁石３０により磁化された誘導リング４０の磁束を集磁し、誘導リング４０の回転による磁束の振幅を平均化させるために設けられている。
【００５３】
磁気センサ６０は、図１および図２に示すように、回転軸線Ｒの径方向において、中間ヨーク５０と重なる。即ち、磁気センサ６０は、回転軸線Ｒの軸線方向から見た時に、中間ヨーク５０と重なる。磁気センサ６０は、中間ヨーク５０を通過する磁束を検知するための素子である。磁気センサ６０としては、例えばホール素子（ホールＩＣ）が好適に用いられる。磁気センサ６０は、図２に示すように、樹脂性の基板６１に取り付けられ、基板ホルダ６２を介して、車体側の非回転部材８０に固定されている。非回転部材８０は、第１回転部材１０および第２回転部材２０と共に回転しない。
【００５４】
バックヨーク７０は、鉄等の強磁性体からなる。バックヨーク７０は、基板ホルダ６２に埋設された状態で基板ホルダ６２に一体的に設けられている。バックヨーク７０は、磁気センサ６０と径方向において重なる。即ち、バックヨーク７０は、回転軸線Ｒの軸方向から見た時に磁気センサ６０と重なる。バックヨーク７０は、磁気センサ６０と近接するように設けられている。
【００５５】
即ち、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０は、軸部１の軸方向から見たときに互いに重なる態様で一体構造として配置されている。中間ヨーク５０およびバックヨーク７０は、永久磁石４０により磁化された誘導リング４０の磁束の磁気回路の一部としての集磁回路を構成する。本実施形態においては、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０で集磁回路が形成されているが、永久磁石３０の磁束経路が積極的に磁気抵抗の小さい磁気閉ループを構成するようには構成されていない。
【００５６】
換言すると、バックヨーク７０で磁気回路があたかも終結しているような構成を採用している。相対回転角度変位検出装置Ｘは、このような構成を採用することによって、閉磁気ループ回路を構成する場合と比べて、装置全体としての構造を極めて簡単なものとしつつ、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０間を通過する磁束の変化を磁気センサ６０によって検出することができる。なお、本発明においては、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０以外の車両側構成部品等により、結果的に磁気閉ループ回路が構成されてもよい。
【００５７】
また、本実施形態においては、上述のように、中間ヨーク５０、磁気センサ６０、およびバックヨーク７０は、相対回転移動の検出対象部材である第１および第２回転部材としてのレバー部材１０およびギア２０とは独立して、レバー部材１０およびギア２０を取り付ける車体側の非回転部材８０に固定されている。そのため、取付構造がより一層簡単である。また、磁気センサ６０側が回転しないため、故障が発生するおそれも少ないという利点がある。
【００５８】
次に、相対回転角度変位検出装置Ｘの基本動作原理について図７Ａ〜図９Ｃに基づいて説明する。なお、これらの図面では、説明の便宜上、１つの磁気センサ部材（磁気検出部）を備えた装置を示している。図７Ａは、第１回転部材としてのレバー部材１０と第２回転部材としてのギア２０とが相対回転していない初期状態を示す。この初期状態において、誘導リング４０の各突部４２は、永久磁石３０の磁極の中間位置、即ちＮ極とＳ極との間に位置している。この初期状態においては、各突部４２は、隣り合うＮ極とＳ極との磁気回路を構成している。
【００５９】
また、リング本体４１では、軸部１の軸方向から見たときに各突部４２がＮ極とＳ極との中間に位置している。Ｓ極と突部４２とが重なる面積と、Ｎ極と突部４２とが重なる面積とが、同一となっている。従って、リング本体４１は、その周方向に沿って、磁石のＮ極およびＳ極に対応して、Ｎ極およびＳ極に交互に弱く磁化された状態を維持している。リング本体４１は、磁気的にほぼ中性の状態を維持している（図８Ａ参照）。
【００６０】
なお、本実施形態では、リング本体４１の外周縁と永久磁石３０の内周縁との間隔が狭い。そのため、上述したように、リング本体４１は、その周方向に沿って磁石のＮ極およびＳ極に対応して周方向にＮ極およびＳ極に交互に弱く磁化された状態となっている。しかし、リング本体４１の外周縁と永久磁石３０の内周縁との間隔を広げれば、その磁化状態は更に弱くなる。その結果、検出精度を向上することができる。
【００６１】
従って、この初期状態では、誘導リング４０のリング本体４１から中間ヨーク５０への磁束の流れは極めて弱いか、あるいはほとんど磁束の流れが生じない（図８Ｂおよび図８Ｃ参照）。この初期状態において、周方向に弱く磁化された誘導リング本体４１の磁束は、これに隣接配置された中間ヨーク５０およびバックヨーク７０により集磁され、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０間に配置された磁気センサ６０を集中的に通過する（図８Ｃ参照）。従って、磁気センサ６０は、誘導リング本体４１の磁束を確実に検知することができる。
【００６２】
一方、この状態からレバー部材１０が周方向に所定角度（図示実施形態では１０度）回転すると、図７Ｂに示すように、回転軸線Ｒの軸方向から見て、誘導リング４０の各突部４２が、永久磁石３０のいずれかの磁極（実施形態ではＳ極）と重なる。突部４２は、各突部４２が重なった永久磁石３０の磁極（実施形態ではＳ極）により強く磁化される（図９Ａ参照）。
【００６３】
従って、リング本体４１は、その全周に亘って各突部４２が重なった永久磁石３０の磁極（実施形態ではＳ極）に磁化される。従って、このように磁化された誘導リング４０の磁束は、これに隣接配置された中間ヨーク５０およびバックヨーク７０により集磁され、これらヨーク間に配置された磁気センサ６０を集中的に通過する（図９Ｂおよび図９Ｃ参照）。従って、このように周方向に沿って一方の磁極（実施形態ではＳ極）に磁化されたリング本体４１の磁束を確実に検知することができる。
【００６４】
本実施形態の相対回転角度変位検出装置Ｘは、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０だけで構成される集磁回路としての磁気回路を構成する。これにより、相対回転角度変位検出装置Ｘは、積極的に磁気閉ループ回路を形成しなくても、磁気センサ６０により、集磁回路を通過する磁束の変位を検出することができる。なお、図８Ｃおよび図９Ｃに示すように、この装置においても、永久磁石３０は、誘導リング４０、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０を介して磁気閉ループ回路が形成されているが、上記各部材以外の部材を用いて積極的に磁気閉ループ回路を構成しなくてもよい。
【００６５】
ここで「積極的に磁気閉ループ回路を構成しない」とは、少なくとも中間ヨーク５０およびバックヨーク７０で構成される集磁回路を備えれば足りることを意味する。換言すると、本発明では、車体側等の他の構成部材、例えば軸部１やその周辺の部材が、誘導リング４０、中間ヨーク５０、バックヨーク７０と共に、結果的に磁気閉ループ回路を構成してもよい。即ち、本発明では、必ずしも、磁気閉ループ回路を積極的に構成する必要はない。
【００６６】
例えば、誘導リング本体４０の突部４２が永久磁石３０のＳ極とＮ極との間に位置する状態から、永久磁石３０が誘導リング４０に対して反時計回り方向に回転する。これにより、その相対回転に伴って、誘導リング４０のリング本体４１が、リング本体４１の全周に亘って弱く磁化された、いわゆる磁気的に中性又は中性に近い状態から、リング本体４１が全周に亘ってＳ極に磁化された状態へと徐々に変化する。
【００６７】
このような誘導リング４０のギア２０に対する相対回転角度変位に応じた磁束の変化を磁気センサ６０が検知する。その検知した磁束の変化の状態に応じて相対回転角度変位が連続的に検出される。本実施形態においては、スプリングＳが装備されているので、レバー部材１０とギア２０との相対回転角度変位、ひいては相対回転トルク変位を検出することができる。従って、相対回転角度変位検出装置Ｘは、この変位に基づき制御手段（図示略）によって電動駆動手段（図示略）を制御して軸部１の回転力をアシストすることができる。
【００６８】
上述したように、回転部材１０及び２０の相対回転角度変位に伴う、永久磁石３０の磁極による誘導リング４０のリング本体４１の磁化の状態が、磁気センサ６０によって検出される。その結果、相対回転角度変位検出装置Ｘは、一対の回転部材の相対回転角度変位を検出することができる。本発明の実施形態に係る相対回転角度変位検出装置Ｘは、図３に示すように、中間ヨーク５０、磁気センサ６０およびバックヨーク７０で構成される２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂを備えている。これにより、相対回転角度変位検出装置Ｘは、一対の回転部材の相対回転角度変位の検出を高精度で行うことができる。
【００６９】
このように相対回転角度変位検出装置Ｘが磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂを２組備えた理由は、以下のとおりである。図３に示す初期状態では、誘導リング４０の突部４２が、永久磁石３０のＳ極とＮ極との間に位置する。初期状態においては、前述したように、誘導リング４０のリング本体４１が、周方向に沿って磁石のＮ極およびＳ極に対応して交互に弱く磁化されている。初期状態では、誘導リング４０のリング本体４１が、磁気的にほぼ中性の状態を維持している。即ち、誘導リング４０のリング本体４１は、完全な中性に磁化されておらず、永久磁石３０の各磁極の影響を受けて周方向に沿って極性が交互に異なるように若干磁化されている。また、永久磁石３０と誘導リング４０とは同軸に配置されるように設計されている。しかし、実際には、完全な同軸ではなく、若干回転軸がずれることがある。この場合、永久磁石３０の内周縁と誘導リング４０のリング本体４１の外周縁との間隙が周方向にわずかに異なる。また永久磁石３０の磁化の状態が必ずしも設計どおりではないことがある。
【００７０】
従って、一対の回転部材相互の相対位置を維持した状態（例えば初期状態）で、誘導リング４０のリング本体４１に対してその周方向に沿って磁気センサ部材を相対移動させた場合、磁気センサ６０の出力が変動することがある。この場合、一対の回転部材は相対回転していないため、磁気センサ６０の出力変動は好ましいものではない。
【００７１】
本発明は、このような磁気センサ６０の出力変動を、ソフトウエア等によって抑制するのではなく、機械的な構成により解消する。図４Ｂは、磁気センサからの出力波形を示す。図４Ｂに示すように、磁気センサからの出力は、細かく変動しつつ大きく周期的に変動している。細かい変動は、誘導リング４０のリング本体４１が周方向に沿って極性が交互に異なるように弱く磁化されていることに起因する。一方、大きな周期的な変動は、永久磁石３０と誘導リング４０のリング本体４１との回転軸のずれ等の機械的誤差に起因すると考えられる。
【００７２】
従って、第１実施形態に係る装置は、図３に示すように、中間ヨーク５０、磁気センサ６０およびバックヨーク７０で構成される２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂを備える。２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂは、各組の磁気センサ６０からの出力を合成した出力波形の振幅が各磁気センサ６０単独の出力波形の振幅よりも抑制されるような位置関係を満たすように配置されている。
【００７３】
具体的には、第１実施形態においては、図４Ａに示すように、２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂは、一方の磁気センサ６０の出力と、もう一方の磁気センサ６０の出力とが逆位相の関係になる位置に配置されている。より詳細には、機械角で１４０度位相の異なる位置に２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂが配置されている。電気角１周期（３６０°）は、１つの磁極対の全幅に対応する周方向の機械角に相当する。本実施形態の場合、電気角１周期に相当する機械角が４０度である。従って、＜４０度（電気角１周期に相当する機械角）×３＋２０度（電気角１周期に相当する機械角／２）＞の関係を満たす位置に２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂが配置されている。なお、［（電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（電気角１周期に相当する機械角）／２、但しＮは正の整数］の関係を満たす位置に、２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂが配置されればよい。また、本実施形態のように、２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂ（第１対向部５１ａおよび第２対向部５１ｂ）との間に形成される中心角は、機械角９０°以上、且つ機械角２７０°以下となるように形成されていることが好ましい。即ち、中心角は、狭角ではないことが好ましい。これにより、より精度良く相対回転角度変位を検出することができる。
【００７４】
図４Ａに示す位置に２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂが配置された例では、図４Ｂに示すように、２つの磁気センサの出力を合成した合成出力の波形は、各磁気センサ単独の出力波形よりも振幅が抑制されている。
【００７５】
図５Ａは、本発明に係る第２実施形態を示す。本実施形態では、２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂが１８０度の位相差で配置されている。この場合も、[電気角１周期に相当する機械角×Ｎ＋電気角１周期に相当する機械角／２]の関係を満たしている。２つの磁気センサの出力を合成した合成出力の波形は、各磁気センサ単独の出力波形よりも振幅が抑制されている（図５Ｂ参照）。他の構成は第１実施形態の場合と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７６】
なお、磁気検出部Ｘは、第１対向部５１ａと第２対向部５１ｂの他にＭ個の対向部を含ものとしてもよい。この場合、これら対向部が、回転軸線Ｒの周方向の挟む角が［永久磁石の電気角１周期に相当する機械角×Ｎ＋永久磁石の電気角１周期に相当する機械角／（２＋Ｍ）、但し、Ｎ、Ｍは正の整数］の関係式を満たす位置に形成される。これにより、上記効果と同様の効果を発揮することができる。
【００７７】
第１実施形態および第２実施形態においては、２組の磁気センサ部材Ｘａ及びＸｂが配置されているが、本発明は、必ずしも、これら実施形態に限定されない。例えば、誘導リングの各突部が永久磁石のＳ極とＮ極との間に位置した状態において、複数の磁気センサ部材が誘導リングのリング本体に対して周方向に回転移動した場合に、複数の磁気センサの出力を合成した出力波形の振幅が各磁気センサ単独の出力波形の振幅よりも抑制されるような位置関係を満たすように、複数の磁気センサが配置されれば、磁気センサ部材の個数および取り付け位置は、限定されない。
【００７８】
図６は、各実施形態において用いられた中間ヨーク５０を示す平面図である。中間ヨーク５０は、軸部１の軸方向から見た時に、誘導リング４０のリング本体４１と重なる対向部５１を有する。中間ヨーク５０は、軸部１の軸方向から見た時に、ほぼ扇状に形成されている。
【００７９】
中間ヨーク５０は、一対の切欠部５２を有する。一対の切欠部５２は、中間ヨーク５０の外周縁部の外周縁において、周方向に離間している。一対の切欠部５２は、永久磁石３０の電気角１周期に相当する機械角（実施形態では４０度）の半分の機械角（２０度）に相当する位置に形成されている。切欠部５２は、回転軸線Ｒの径方向に切り欠かれた凹部の一例である。即ち、対向部５１は、回転軸線Ｒの径方向内側に凹む凹部を有していてもよい。周方向における２つの凹部の間隔は、例えば、電気角１周期に相当する機械角の略半分である。第１対向部に形成された凹部（例えば、切欠部）は、第１集磁部に相当し、第１磁気センサへ向けて磁束を集める。第２対向部に形成された凹部は、第２集磁部に相当し、第２磁気センサへ向けて磁束を集める。磁気センサは、集磁部の略中間に設けられている。
【００８０】
中間ヨーク５０は、更に、開口部５３を有する。開口部５３は、軸部１の軸方向から見た時に誘導リング４０のリング本体４１に対して重ならない位置に形成されている。開口部５３は、軸部１の軸方向から見た時に対向部５１と重ならない位置に形成されている。開口部５３は、周方向の略中間位置に形成されている。開口部５３は、図６に示すように、ほぼ逆三角形状を有する。開口部５３は、平均化部の一例である。平均化部（開口部５３）は、径方向において、永久磁石３０と磁気センサ６０との間に位置している。また、平均化部（開口部５３）は、径方向において、対向部５１と磁気センサ６０との間に位置している。平均化部（開口部５３）と磁気センサ６０とは、径方向に伸びる直線上に位置する。平均化部（開口部５３）は、対向部５１から磁気センサ６０へ流れる磁束の振幅を平均化できる。
【００８１】
対向部５１（５１ａ、５１ｂ）では、リング本体４１からの磁束が、切欠部５２（集磁部）により磁気センサ６０へ向けて集められる。そして、対向部５１から磁気センサ６０側へ向けて流れる磁束の振幅が、開口部５３（平均化部）により、平均化される。振幅が平均化された磁束が、磁気センサ６０により検出される。
【００８２】
中間ヨーク５０の各部の具体的な寸法の一例は、図６に記載の通りである。図６に示す中間ヨーク５０により、誘導リング４０のリング本体４１がその周方向に沿って磁極が異なるように交互に磁化された影響を少なくできる。即ち、図４Ｂおよび図５Ｂに示すグラフにおける各磁気センサ６０の出力波形の細かい変動を低減できる。従って、上述したように２組またはそれ以上の磁気センサ部材を装備すると共に、図６に示したような形状の中間ヨーク５０を用いることによって、回転角度変位検出に関係しない、磁気センサの出力波形の変動を少なくすることができる。その結果、検出精度の向上を図ることができる。
【００８３】
上述したように、上記各実施形態においては、第１回転部材としてのレバー部材１０が第２回転部材としてのギア２０に対して、反時計回り方向および時計回り方向の両方向に回転変位するように構成されている。従って、磁気センサ６０を通過する磁束の向きが、両回転部材の相対回転角度変位方向に応じて変わる。このため、その磁気センサ６０の出力を、制御回路（図示略）を介して、補助動力源としての電動モータ（図示略）を制御してもよい。これにより、電動アシスト車椅子においては、前進駆動のみならず後進駆動をもアシストすることができる。
【００８４】
また、上記実施形態においては、弾性部材としてコイルスプリングＳを用いた場合を例示したが、これに代えて各種スプリングを用いることができ、またあるいは各種樹脂、金属部材からなる他の弾性部材、例えばトーションバー等を用いて第１および第２回転部材の相対回転角度変位、ひいては回転トルクを検出するようにしてもよい。また、本発明では、永久磁石として、円筒状の永久磁石を用いてもよい。
【００８５】
このように、本発明の実施形態によれば、相対回転角度変位検出装置Ｘは、永久磁石３０と、誘導リング４０と、中間ヨーク５０と、磁気センサ６０と、バックヨーク７０とを備える。永久磁石３０は、前記一対の回転部材のうちの一方の回転部材１０に固定され、軸部１の軸方向に磁化され、周方向に交互に配置されたＳ極とＮ極とを有する。
【００８６】
誘導リング４０は、一対の回転部材１０及び２０の他方に固定され、回転軸方向からみたときに永久磁石３０に重ならないように配置された環状のリング本体４１と、軸部１の軸方向からみたときに永久磁石と重なるように配置され、該リング本体４１から軸部１の径方向に突出した複数の突部４１とを有する。
【００８７】
中間ヨーク５０は、誘導リング４０のリング本体４１に近接配置され、バックヨーク７０は、中間ヨーク５０と共に磁束の集磁回路を構成する。また、磁気センサ６０は、バックヨーク７０と、中間ヨーク５０との間に配置されている。
【００８８】
従って、簡易な構造で確実に相対回転角度の変位を検出することができる。また永久磁石３０の磁気閉ループ回路を積極的に形成することなく、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０で構成される集磁回路を通過する磁束を磁気センサ６０で検知する。従って、更に構造を簡略化することができ、製造および組立を簡略化することができ、ひいてはコストの低減を図ることができる。
【００８９】
また、永久磁石と誘導リングとの相対位置を維持した状態において、磁気センサ部材が誘導リングのリング本体に対して周方向に回転移動した場合に、磁気センサの出力を合成した出力波形の振幅が、各磁気センサ単独の出力波形の振幅よりも抑制されるような位置関係を満たすように配置されている。従って、両磁気センサからの出力を合成した出力波形が平坦になり、誤検出のおそれを低減することでき、検出精度を向上することができる。
【００９０】
ここに用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではなく、ここに示され且つ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。
【００９１】
本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものであるが、この開示は本発明の原理の実施例を提供するものと見なされるべきであって、それら実施例は、本発明をここに記載しかつ／または図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、多くの図示実施形態がここに記載されている。
【００９２】
本発明の図示実施形態を幾つかここに記載したが、本発明は、ここに記載した各種の好ましい実施形態に限定されるものではなく、この開示に基づいていわゆる当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ（例えば、各種実施形態に跨る特徴の組み合わせ）、改良及び／又は変更を有するありとあらゆる実施形態をも包含するものである。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施例に限定されるべきではなく、そのような実施例は非排他的であると解釈されるべきである。例えば、この開示において、「好ましくは」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明にかかる相対回転角度変位検出装置は、例えば電動アシスト車椅子、電動アシスト自転車、自動車の電動アシストステアリング装置、その他の回転軸の周方向に相対回転する一対の回転部材の相対回転角度変位を検出する相対回転角度変位検出装置、同検出装置を用いたトルク検出装置およびトルク制御装置として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９４】
１  軸部
２  ベアリング
１０  回転部材（レバー部材）
１１  係止部
１２  突起部
２０  回転部材（ギア）
２１  スリット
２２  スプリング装着孔
２３  取付部材
３０  永久磁石
４０  誘導リング
４１  リング本体
４２  突部
５０  中間ヨーク
５１  対向部
６０  磁気センサ
６１  基板
６２  基板ホルダ
７０  バックヨーク
８０  非回転部材
Ｈ  ハンドリム連結部材
Ｒ  回転軸線
Ｓ  コイルスプリング
Ｘａ  磁気センサ部材
Ｘｂ  磁気センサ部材
【図１】
2014042268.tif 000003
【図２】
2014042268.tif 000004
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
2014042268.tif 000013
【図８Ｂ】
2014042268.tif 000014
【図８Ｃ】
2014042268.tif 000015
【図９Ａ】
2014042268.tif 000016
【図９Ｂ】
2014042268.tif 000017
【図９Ｃ】
2014042268.tif 000018
【図１０】
2014042268.tif 000019
【図１１】
2014042268.tif 000020
【図１２】
2014042268.tif 000021
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月3日(2014.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転角度変位検出装置であって、
前記相対回転角度変位検出装置は、
回転軸線の周りを３６０°以上回転し、且つ前記回転軸線の周方向に相対回転する一対の回転部材と、
前記一対の回転部材のうちの一方の回転部材に、前記一方の回転部材と共に回転するように設けられ、磁極が前記回転軸線の周方向に交互に極性が異なる態様で配置された永久磁石と、
前記磁極と対向する位置に配置された複数の突部と、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に、前記他方の回転部材と共に回転するように設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に形成され、前記磁極の位置に対する前記突部の位置に応じて変化する磁化の強さを有する環状のリング本体とを有する誘導リングと、
前記リング本体の磁束を検出する磁気検出部と
を備え、
前記磁気検出部は、
前記リング本体の一部に対向し、前記リング本体の一部の磁束を受ける第１対向部と、
前記第１対向部から前記回転軸線の周方向において離れた位置の前記リング本体の一部の磁束を受ける第２対向部と、
前記第１対向部が受けた磁束を検出する第１磁気センサと、
前記第２対向部が受けた磁束を検出する第２磁気センサと
を含み、
前記第１対向部と前記第２対向部は、前記永久磁石および前記誘導リングの前記回転軸線周りの回転にかかわらず、前記回転軸線の周方向の相対位置が固定されており、
前記第１対向部と前記第２対向部とは、前記第１対向部と前記第２対向部との間に形成された中心角が、［（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）／２、但し、Ｎは正の整数］の関係式を満たす位置に形成されていることを特徴とする。
【請求項２】
請求項１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１対向部と前記第２対向部の他にＭ個の対向部を含み、
これら対向部は、前記対向部が成す角が［（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）×Ｎ＋（前記永久磁石の電気角１周期に相当する機械角）／（２＋Ｍ）、但し、Ｎ、Ｍは正の整数］の関係式を満たす位置に形成されている。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサと前記リング本体との間に設けられ、前記リング本体に対向する第１中間ヨークと、前記第２磁気センサと前記リング本体との間に設けられ、前記リング本体に対向する第２中間ヨークとを備え、
前記第１対向部は、前記第１中間ヨークに設けられ、
前記第２対向部は、前記第２中間ヨークに設けられ、
前記第１磁気センサは、前記第１中間ヨークに設けられた前記第１対向部が受けた磁束を検出し、
前記第２磁気センサは、前記第２中間ヨークに設けられた前記第２対向部が受けた磁束を検出する。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１対向部は、第１磁気センサへ磁束を集めるための第１集磁部を有しており、
前記第２対向部は、第２磁気センサへ磁束を集めるための第２集磁部を有している。
【請求項５】
請求項４に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１集磁部および前記第２集磁部は、前記回転軸線の径方向に凹んだ凹部である。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサへ流れる磁束の振幅を平均化するための第１平均化部と、前記第２磁気センサへ流れる磁束の振幅を平均化するための第２平均化部とを有している。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記磁気検出部は、前記第１磁気センサにより検出された磁束と、前記第２磁気センサにより検出された磁束とに基づいて、前記リング本体の磁束を検出する。
【請求項８】
トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
請求項１〜７のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置と、
前記一対の回転部材の間に配置された弾性部材と
を備え、
前記一対の回転部材は、前記弾性部材により相対回転方向に常時付勢力が付与され、相対回転規制部を有しており、
前記相対回転規制部は、前記一対の回転部材のいずれか一方の回転部材が前記弾性部材の付勢力に抗して他方の回転部材に対して所定の回転角度だけ相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する。
【請求項９】
トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
請求項１〜７のいずれか１に記載の相対回転角度変位検出装置と、
前記一対の回転部材のいずれか一方の回転部材に接続され、ユーザにより回転力が付与される回転駆動部材と、
前記他方の回転部材に回転力を付与する動力源と、
前記一方の回転部材が所定の回転角度だけ相対回転した状態において、前記磁気検出部の出力に応じて前記動力源が付与する回転力を制御する制御部と
を備える。
【請求項１０】
電動アシスト車椅子であって、
前記電動アシスト車椅子は、請求項９に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１１】
電動アシスト騎乗車両であって、
前記電動アシスト騎乗車両は、請求項９に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１２】
電動アシストステアリング装置であって、
前記電動アシストステアリング装置は、請求項９に記載のトルク制御装置を備える。
える。
【国際調査報告】
2014042268.tif 000022
2014042268.tif 000023
2014042268.tif 000024
2014042268.tif 000025