(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。  相対回転角度変位検出装置であって、相対回転角度変位検出装置は、回転軸線の周方向に相対回転する一対の回転部材と、一対の回転部材のうちの一方の回転部材に設けられ、回転軸線の軸線方向に磁化された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、磁極の各々は周方向の幅を有する、永久磁石と、それぞれが周方向の幅を有し、少なくとも一つの周方向の幅が少なくとも一つの磁極の周方向の幅より小さい複数の突部と、一対の回転部材のうちの他方の回転部材に設けられ、軸線が回転軸線と同軸状に配置され、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環状のリング本体と、を有する誘導リングと、誘導リングのリング本体の磁束を検出する磁気検出部とを備える。
2014042267.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設けられ、前記回転軸線の軸線方向に磁化された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、前記磁極の各々は周方向の幅を有する、永久磁石と、
それぞれが周方向の幅を有し、少なくとも一つの周方向の幅が少なくとも一つの前記磁極の周方向の幅より小さい複数の突部と、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に配置され、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、
前記誘導リングの前記リング本体の磁束を検出する磁気検出部と
を備える。
【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、
前記誘導リングのリング本体は、前記永久磁石の磁化方向に対して横断する方向に広がる環状の平面部を備えており、
前記磁気検出部は、前記リング本体の前記環状の平面部の磁束を検出するように構成されている。
【請求項３】
請求項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、磁束を検出する磁気センサを含んでおり、
前記磁気センサは、前記環状の平面部の磁束のうち前記永久磁石の磁化方向の磁束を検出するセンサである。
【請求項４】
請求項３に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記誘導リングの前記リング本体及び前記磁気センサのうちの少なくとも一つが、前記回転軸線の軸線方向において、前記誘導リングの前記突部と異なる位置に設けられている。
【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、
前記磁気検出部は、第１平面部を有する中間ヨークを含み、
前記第１平面部は、前記磁気センサと前記リング本体との間に配置され、前記永久磁石の磁化方向において前記リング本体の前記環状の平面部と間隔を空けて対向するように配置されている。
【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、
前記中間ヨークの前記第１平面部の表面積は、前記リング本体の前記環状の平面部の表面積より小さい。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記リング本体、前記中間ヨーク及び前記磁気センサのうちの少なくともいずれか一つが、前記回転軸線の径方向において、前記突部と異なる位置に設けられている。
【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、
前記磁極は、Ｎ極のグループと、Ｓ極のグループとを有し、
前記誘導リングは、磁化の強さが相対的に小さい第１状態と、磁化の強さが相対的に大きい第２状態とを有し、
前記第１状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さとの差が小さくなるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さとの差が大きくなるように、前記磁極に対して位置する。
【請求項９】
請求項８に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１状態において、前記突部は、前記誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとによって実質的に等しく磁化されるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとの実質的に一方のみによって磁化されるように、前記磁極に対して位置する。
【請求項１０】
請求項１〜９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、
前記突部の各周方向の幅は、前記磁極の各周方向の幅よりも狭い。
【請求項１１】
トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
請求項１〜１０のいずれか１に記載の相対回転検出変位装置と、
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には、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、
前記一対の回転部材は、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、相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する相対回転規制部を有する。
【請求項１２】
トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
請求項１〜１０のいずれか１に記載の相対回転検出変位装置と、
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、
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前記他方の回転部材に対して所定の回転角度、相対回転したときに、前記動力源が前記他方の回転部材に付与する回転力を前記磁気検出部の出力に応じて制御する制御部と、
を備える。
【請求項１３】
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１２に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１４】
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１２に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１５】
パワーステアリング装置であって、
前記パワーステアリング装置は、請求項１２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およびトルク制御装置、並びに同トルク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パワー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パワーアシストシステムが開発されている。【０００３】
このシステムによれば、車椅子のハンドリムを漕ぐ力とそれに応じて出力されるモータの力が融合されて車輪を回転させ、車椅子を楽に動かすことができる。この種のパワーアシストシステムは、車椅子に限定されず、他に例えば、電動アシスト自転車や自動車のパワーステアリング装置等においても採用されている。【０００４】
ところで、この種のパワー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。この種の相対回転角度変位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。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。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】
【０００６】
【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】
【０００７】
上記検出装置において、磁束密度の変化を精度良く検出するためには、一対のヨークリングを、各リングに形成された三角形状の磁極爪が周方向に交互に位置するように近接配置し、隣り合う磁極爪の周方向の間隔および軸方向の間隔をいずれも一定となるように配置する必要があった。さらに、各磁極爪と円筒磁石との径方向における間隔も一定となるように磁極爪を配置する必要があった。このため、各ヨークリングは周方向、軸方向および径方向の高い寸法加工精度が要求されるばかりでなく、これら両ヨークリングおよび円筒磁石の高い組み付け精度も要求されていた。そのため、検出精度を良くすると、検出装置の製造及び組立コストが高くなるという問題があった。【０００８】
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、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、並びに同トルク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あるいはパワーステアリング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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設けられ、前記回転軸線の軸線方向に磁化された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、前記磁極の各々は周方向の幅を有する、永久磁石と、
それぞれが周方向の幅を有し、少なくとも一つの周方向の幅が少なくとも一つの前記磁極の周方向の幅より小さい複数の突部と、前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に配置され、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、
前記誘導リングの前記リング本体の磁束を検出する磁気検出部と
を備える。【００１０】
（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、回転軸線の軸線方向に磁化された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の各々が周方向に幅を有し、少なくとも一つの周方向の幅が少なくとも一つの磁極の周方向の幅よりも小さい。永久磁石及び突部がこのように配置された状態で、環状のリング本体は、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、永久磁石の磁極及び複数の突部は、周方向の幅を有している。複数の突部のうち、少なくとも一つの周方向の幅が、磁極の周方向の幅よりも小さい。環状のリング本体は、このような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、（１）の構成によれば、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できる。【００１１】
また、本発明は、例えば、以下の構成を採用することができる。
（２）  （１）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記誘導リングのリング本体は、前記永久磁石の磁化方向に対して横断する方向に広がる環状の平面部を備えており、
前記磁気検出部は、前記リング本体の前記環状の平面部の磁束を検出するように構成されている。【００１２】
（２）の構成によれば、磁気検出部は、永久磁石の磁化方向に対して横断する方向に広がる環状の平面部の磁束を検出する。環状の平面部は、永久磁石の磁化方向（回転軸線の軸線方向）に対して横断する方向に広がる。従って、環状の平面部に対する磁気検出部の相対的な位置が、部材の製造時又は組立時の誤差等により、永久磁石の磁化方向に対して横断する方向（例えば、回転軸線の径方向）にずれたとしても、磁気検出部の検出精度に対する影響が生じ難い。言い換えれば、各部材の組付けがより容易になる。従って、（２）の構成によれば、製造及び組立をより容易化しつつ、相対回転する一対の回転部材の相対回転角度変位をより精度良く検出できる。【００１３】
（３）  （２）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、磁束を検出する磁気センサを含んでおり、
前記磁気センサは、前記環状の平面部の磁束のうち前記永久磁石の磁化方向の磁束を検出するセンサである。【００１４】
（３）の構成によれば、磁気センサは、環状の平面部の磁束のうち、永久磁石の磁化方向の磁束を検出する。環状の平面部の磁束のうち、永久磁石の磁化方向の磁束は、他方向の磁束と比べて強い。従って、磁気センサは、比較的強い磁束を検出できるので、ノイズ等の影響を受け難い。これにより、相対回転する一対の回転部材の相対回転角度変位を更に精度良く検出できる。【００１５】
（４）  （３）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記誘導リングの前記リング本体及び前記磁気センサのうちの少なくとも一つが、前記回転軸線の軸線方向において、前記誘導リングの前記突部と異なる位置に設けられている。【００１６】
（４）の構成によれば、リング本体及び磁気センサのうちの少なくとも一つと、突部との位置を、軸線方向に異ならせることにより、検出精度を確保しつつ、構造及び組立を更に容易化できる。【００１７】
（５）  （４）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、第１平面部を有する中間ヨークを含み、
前記第１平面部は、前記磁気センサと前記リング本体との間に配置され、前記永久磁石の磁化方向において前記リング本体の前記環状の平面部と間隔を空けて対向するように配置されている。【００１８】
（５）の構成によれば、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。これにより、検出精度をより向上させることができる。また、リング本体（環状の平面部）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】
（６）  （５）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記中間ヨークの前記第１平面部の表面積は、前記リング本体の前記環状の平面部の表面積より小さい。【００２０】
（６）の構成によれば、製造及び組立をより簡易化しつつ、より精度良く相対回転角度変位を検出できる。【００２１】
（７）  （５）又は（６）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記リング本体、前記中間ヨーク及び前記磁気センサのうちの少なくともいずれか一つが、前記回転軸線の径方向において、前記突部と異なる位置に設けられている。【００２２】
（７）の構成によれば、リング本体、中間ヨーク及び磁気センサのうちの少なくともいずれか一つと、突部との位置を、回転軸線の径方向に異ならせることにより、検出精度を確保しつつ、構造及び組立を更に容易化できる。【００２３】
（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、
前記磁極は、Ｎ極のグループと、Ｓ極のグループとを有し、
前記誘導リングは、磁化の強さが相対的に小さい第１状態と、磁化の強さが相対的に大きい第２状態とを有し、
前記第１状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さとの差が小さくなるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さとの差が大きくなるように、前記磁極に対して位置する。【００２４】
（８）の構成によれば、第１状態における誘導リングの磁化の強さと、第２状態における誘導リングの磁化の強さとの差により、相対位置の検出精度を更に向上させることができる。【００２５】
（９）  （８）の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１状態において、前記突部は、前記誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとによって実質的に等しく磁化されるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとの実質的に一方のみによって磁化されるように、前記磁極に対して位置する。【００２６】
（９）の構成によれば、第１状態における誘導リングの磁化の強さと、第２状態における誘導リングの磁化の強さとの差がより明確になるので、相対位置の検出精度を更に向上させることができる。【００２７】
（１０）  （１）〜（９）のいずれか１の相対回転角度変位検出装置であって、
前記突部の各周方向の幅は、前記磁極の各周方向の幅よりも狭い。【００２８】
（１０）の構成によれば、突部と磁極との位置関係の違いによる誘導リングの磁化の強さの変化がより明確になるので、相対位置の検出精度を更に向上させることができる。【００２９】
（１１）  トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
（１）〜（１０）のいずれか１の相対回転検出変位装置と、
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には、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、
前記一対の回転部材は、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、相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する相対回転規制部を有する。【００３０】
（１２）  トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
（１）〜（１０）のいずれか１の相対回転検出変位装置と、
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、
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前記他方の回転部材に対して所定の回転角度、相対回転したときに、前記動力源が前記他方の回転部材に付与する回転力を前記磁気検出部の出力に応じて制御する制御部と、
を備える。【００３１】
（１３）  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、（１２）のトルク制御装置を備える。【００３２】
（１４）  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、（１２）のトルク制御装置を備える。【００３３】
（１５）  パワーステアリング装置であって、
前記パワーステアリング装置は、（１２）のトルク制御装置を備える。
【発明の効果】
【００３４】
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】
【００３５】
【図１】本発明の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３Ａ】上記装置における主要部を回転軸の軸方向から見た、相対回転角度変位が０度の状態における概略構成図である。
【図３Ｂ】上記装置における主要部を回転軸の軸方向から見た、相対回転角度変位が１０度の状態における概略構成図である。
【図４Ａ】図３Ａの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４Ｂ】図３Ｂの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５Ａ】図３Ａの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５Ｂ】図３Ａの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５Ｃ】図３Ａの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６Ａ】図３Ｂの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６Ｂ】図３Ｂの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６Ｃ】図３Ｂの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７】本発明に係る相対回転角度変位検出装置を電動アシスト自転車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。
【図８】本発明に係る相対回転角度変位検出装置を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適用した概略説明図である。
【図９】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】
【００３６】
以下、本発明に係る相対回転角度変位検出装置を電動アシスト自転車（図７参照）におけるパワーアシストシステムに適用し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は、電動アシスト自転車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又は機構に採用され得る。本発明は、他に例えば、電動アシスト車椅子（図８参照）や自動車のパワーステアリング装置（図９参照）等のパワーアシストシステム等においても好適に採用され得る。
【００３７】
例えば、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Ｘでは、軸部１の一端部にペダルＰ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回転部材としてのスプロケット２０とが、軸部１に対して同軸、換言すると回転軸線Ｒと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およびスプロケット２０）の回転軸線でもある。図１に示すように、レバー部材１０とスプロケット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移動可能である。なお、回転軸線Ｒの回転方向は、レバー部材１０及びスプロケット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及びスプロケット２０の回転方向と同じであってもよい。
【００３８】
第１回転部材としてのレバー部材１０は、図３Ａに示すように、軸部１の径方向外側に向かって延びた複数（３つ）の係止部１１を一体的に備えている。レバー部材１０は、ペダルＰ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回転部材としてのスプロケット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。
【００３９】
レバー部材１０の各係止部１１には、図３Ａに示すように、軸方向外側すなわちスプロケット２０側に向かって突出状態に突起部１２が設けられている。各突起部１２は、スプロケット２０に周方向に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でスライド移動自在である。突起部１２とスリット２１とは、相対回転規制部２５を構成する。相対回転規制部２５は、第１回転部材としてのレバー部材１０と第２回転部材としてのスプロケット２０との相対回転を規制する。レバー部材１０とスプロケット２０とは、例えば、１回転（３６０°）未満の角度範囲において、相対的に回転し得る。
【００４０】
スプロケット２０には、周方向の複数個所（３箇所）に弾性部材としてのコイルスプリング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。コイルスプリングＳの一端部は、スプリング装着孔２２の周方向の一端部に係止される。コイルスプリングＳの他端部は、レバー部材１０の係止部１１に係止されている。コイルスプリングＳによってレバー部材１０の係止部１１が周方向（図面では右回り方向、即ち時計回り方向）に付勢されている。ユーザがペダルＰに回転力を付与しない状態においては、レバー部材１０の各係止部１１に設けられた突起部１２はスプロケット２０に形成された各スリット２１の周方向の一端側に係止された状態となっている。
【００４１】
従って、図３Ａに示す状態から、反時計回り方向（周方向におけるスプリングＳによる付勢方向と反対方向）にペダルＰに回転力が付与されると、図３Ｂに示すように、このペダルＰが固定された軸部１が回転する。軸部１の回転に伴って、軸部１に固定されたレバー部材１０に回転力が付与される。そして、レバー部材１０が反時計回り方向に回転する。このようにレバー部材１０が反時計回り方向に回転すると、係止部１１は、スプロケット２０に装着されたスプリングＳの付勢力に抗しながらスプロケット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はスプロケット２０に形成されたスリット２１内を周方向（反時計回り方向）に移動する。
【００４２】
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の周方向の他端部に到達するとスリット２１の他端部に係止される。それ以降は、スプロケット２０がレバー部材１０の回転に伴ってレバー部材１０と共に反時計回り方向に回転する。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スプロケット２０が反時計回りに回転する。
【００４３】
このように、この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回転部材としてのスプロケット２０とは、軸部１の周方向における所定範囲、すなわちスプロケット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、例えば、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、ペダルＰに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、スプロケット２０に掛けられたチェーンＣを介して車輪（図７参照）の回転力を制御するように制御される。
【００４４】
第１回転部材としてのレバー部材１０と、第２回転部材としてのスプロケット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１〜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、磁気検出部１００とを備えている。
【００４５】
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３Ａ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、例えばボンド磁石からなる。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。交互に配置されたＮ極は、Ｎ極のグループを構成する。交互に配置されたＳ極は、Ｓ極のグループを構成する。各磁極は、軸部１の軸方向に磁化されている。本実施形態では、各磁極は、回転軸線Ｒの軸線方向と平行に磁化されている。本発明において、永久磁石３０の磁化の方向は、必ずしも回転軸線Ｒの軸線方向と完全に平行でなくてもよい。永久磁石の磁化の方向は、例えば、軸線方向に対して４５度以内の範囲で傾斜していてもよい。
【００４６】
この実施形態では、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の回転と共に回転する。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。
【００４７】
誘導リング４０は、図１〜図３に示すように、スプロケット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。
【００４８】
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のリング本体４１は、永久磁石３０の磁化方向に対して横断する方向に広がる環状の平面部４１ａを備えている。一方、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、永久磁石３０の内周縁と軸部１の軸方向から見た場合に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４Ｂ参照）。この誘導リング４０は、図１に示すように、スプロケット２０に対して軸方向に離間した状態で、スプロケット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、スプロケット２０と一体的に回転するように構成されている。
【００４９】
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、必ずしもこの例に限定されない。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。
【００５０】
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、この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。
【００５１】
図３Ａ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。この状態で外部から軸部１に外力が付与されると、レバー部材１０が回転する。レバー部材１０の回転に伴って、レバー部材１０は、スプロケット２０に対して相対変位する。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、スプロケット２０に形成されたスリット２１に沿って移動する。このとき、レバー部材１０の突起部１２は、スリット２１の周方向の他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。
【００５２】
このように、レバー部材１０の突起部１２がスリット２１の他端部に係止されるまで移動した状態においては、図３Ｂに示すように、誘導リング４０におけるすべての突部４２は、それぞれ永久磁石３０のＮ極及びＳ極のうちの一方（Ｓ極）と重なる面積比率が多くなる位置に位置する。また、例えば、レバー部材１０の突起部１２がスリット２１の他端部に係止された後、レバー部材１０とスプロケット２０とが共に３６０°回転する。
【００５３】
磁気検出部１００は、誘導リング４０の各突部４２と永久磁石３０の各Ｓ極及びＮ極との相対位置に応じて磁化された誘導リング４０のリング本体４１の磁束を検出する。磁気検出部１００は、中間ヨーク５０、磁気センサ６０、およびバックヨーク７０を含む。
【００５４】
中間ヨーク５０は、図１および図２に示すように、第１平面部５１を有する。第１平面部５１は、回転軸線Ｒの径方向において第１平面部５１の一部（径方向外側部分）が誘導リング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、第１平面部５１は、回転軸線Ｒの軸線方向から見た時に第１平面部５１の一部（径方向外側部分）が誘導リング４０のリング本体４１と重なるように配置されている。第１平面部５１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。より詳細には、第１平面部５１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。
【００５５】
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、突部４２の位相と関係無く直接的に永久磁石３０からリング本体４１が受ける磁束の振幅を平均化させるために設けられている。中間ヨーク部５０の第１平面部５１の表面積は、リング本体４１の環状の平面部４１ａの表面積よりも小さい。なお、第１平面部５１の表面積、及び環状の平面部４１ａの表面積としては、互いに向かい合う面の面積が用いられる。また、本実施形態では、第１平面部５１の表面積が、環状の平面部４１ａの表面積よりも小さいが、本発明は、この例に限定されない。本発明では、例えば、第１平面部５１の表面積が、環状の平面部４１ａの表面積と同じであってもよい。また、第１平面部５１の表面積が、環状の平面部４１ａの表面積よりも大きくてもよい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
即ち、中間ヨーク５０、磁気センサ６０およびバックヨーク７０は、回転軸線Ｒ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の少なくとも一部と、磁気センサ６０の少なくとも一部と、バックヨーク７０の少なくとも一部とが、回転軸線Ｒの軸方向から見たときに互いに重なる。中間ヨーク５０、磁気センサ６０およびバックヨーク７０は、永久磁石３０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。このように、誘導リング４０、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０により集磁回路が形成されているが、永久磁石３０の磁束経路が一方の磁極から他方の磁極に至る全経路において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。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。
【００５９】
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、装置全体としての構造を極めて簡単にしつつ、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、中間ヨーク５０およびバックヨーク７０以外の部品、例えば軸部１等の車両側の構成部品等により、結果的に磁気閉ループ回路が構成されてもよい。
【００６０】
また、この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レバー部材１０およびスプロケット２０とは独立して、レバー部材１０およびスプロケット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。
【００６１】
次に、相対回転角度変位検出装置Ｘの動作原理について説明する。図４Ａは、第１回転部材としてのレバー部材１０と第２回転部材としてのスプロケット２０とが相対回転していない初期状態（図３Ａに示す状態）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極との中間に位置している。この初期状態においては、各突部４２は、図５Ａに示すように、隣り合うＮ極とＳ極との磁気回路を構成している。
【００６２】
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５Ａ参照）。
【００６３】
なお、本実施形態では、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、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、検出精度をより向上させることができる。
【００６４】
従って、この初期状態では、誘導リング４０（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状態となっている（図５Ｂおよび図５Ｃ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５Ｂおよび図５Ｃ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。
【００６５】
一方、この状態からレバー部材１０が反時計回り方向に所定角度（図示実施形態では１０度）回転すると、図４Ｂ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６Ａ参照）。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。
【００６６】
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６Ｂおよび図６Ｃ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。
【００６７】
本実施形態の相対回転角度変位検出装置Ｘは、このように誘導リング４０、中間ヨーク５０、バックヨーク７０で構成される集磁回路だけ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５Ｃおよび図６Ｃ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を形成しているが、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。
【００６８】
ここで「積極的に磁気閉ループ回路を構成しない」とは、少なくとも誘導リング４０、中間ヨーク５０、バックヨーク７０で構成される集磁回路を積極的に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。
【００６９】
以上説明したように、第１回転部材としてのレバー部材１０と、第２回転部材としてのスプロケット２０とは、図３Ａおよび図４Ａに示す状態（第１状態）と図３Ｂおよび図４Ｂに示す状態（第２状態）との間で、相対回転角度が変位するように構成されている。
【００７０】
ペダルＰへ付与される回転力が、図３Ａに示す状態すなわち回転力が付与されていない状態と、図３Ｂに示す状態すなわち回転力がスプリングＳの付勢力を超えて付与された状態との間で変化する。これにより、第１回転部材としてのレバー部材１０と第２回転部材としてのスプロケット２０との相対回転角度が変化する。この変化に伴って、誘導リング４０のリング本体４１の磁化の様子が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、全周がＳ極またはＮ極に磁化された状態（実施形態ではＳ極に磁化されている）との間で変化する。
【００７１】
このようにペダルＰへ付与される回転力に対応する、永久磁石３０と誘導リング４０との相対回転角度変位に応じて、磁気センサ６０が磁束の変化を検知する。検知され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。この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とスプロケット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）を制御してペダルＰの回転力をアシストすることができる。さらに、磁気センサ６０の位置及び大きさは、磁気センサ６０が、環状の平面部４１ａの磁束のうち、永久磁石３０の磁化方向における環状の平面部４１ａの磁束を検出するように設定されている。
【００７２】
なお、上記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回転部材としてのスプロケット２０に対して、一方向（図中、反時計回り方向）にのみ回転変位する場合を例示して説明した。
【００７３】
しかし、本発明の相対回転角度変位検出装置Ｘは、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てもよい。この場合、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。その磁気センサ６０の出力に基づいて、制御回路（図示略）が、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、例えば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。
【００７４】
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。
【００７５】
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とを備えている。永久磁石３０は、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た磁極が軸部１の周方向に交互に極性が異なる態様で配置されている。
【００７６】
誘導リング４０は、一対の回転部材のうちの他方の回転部材２０に固定され、永久磁石３０に対して軸部１の軸方向からみたときに重ならない態様で配置された環状のリング本体４１と、リング本体４１から軸部１の径方向に突出して永久磁石３０に対して軸部１の軸方向からみたときに重なる態様で配置された複数の突部４２とを有する。突部の数は、磁極の対数と同数であって、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。
【００７７】
中間ヨーク５０は、誘導リング４０のリング本体４１に近接配置されており、誘導リング４０の各突部４２と永久磁石３０の各磁極との相対位置に応じて磁化された誘導リング４０の磁束を集磁する。中間ヨーク５０は、バックヨーク７０と共に磁束の集磁回路を構成する。
【００７８】
磁気センサ６０は、中間ヨーク５０とバックヨーク７０との間に配置され、中間ヨーク５０とバックヨーク７０とで構成された集磁回路を通過する磁束を検知する。
【００７９】
従って、相対回転角度変位検出装置Ｘは、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。これにより、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。
【００８０】
次に、第１状態（図３Ａおよび図４Ａ）と第２状態（図３Ｂおよび図４Ｂ）とを対比する。なお、第２状態における誘導リング４０の磁化の強さは、第１状態における誘導リング４０の磁化の強さよりも大きい。
【００８１】
突部４２と永久磁石３０とが対向する方向から見た場合、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、突部４２と永久磁石３０とが重なる部分が生じる。重なる部分全体の面積に対する一方の極（Ｓ極）と重なる部分の面積の比率と、重なる部分全体の面積に対する他方の極（Ｎ極）と重なる部分の面積の比率との差は、第１状態と第２状態とで異なる。第２状態における両比率の差は、第１状態における両比率の差よりも大きい。例えば、図４Ａ（第１状態の例）では、Ｓ極と重なる部分の面積の比率（約５０％）と、Ｎ極と重なる部分の面積の比率（約５０％）との差は、略０％である。一方、図４Ｂ（第２状態の例）では、Ｓ極と重なる部分の面積の比率（１００％）と、Ｎ極と重なる部分の面積の比率（０％）との差は、１００％である。このように、本実施形態では、第２状態における両比率の差（１００％）は、第１状態における両比率の差（略０％）よりも大きい。本発明において、各比率は特に限定されない。本実施形態における比率は、本発明の一例である。
【００８２】
図４Ａ（第１状態の例）では、誘導リング４０は、Ｎ極のグループ及びＳ極のグループに磁化されている。即ち、突部４２は、Ｎ極のグループによる誘導リング４０の磁化の強さと、Ｓ極のグループによる誘導リング４０の磁化の強さとの差が小さくなるように、磁極に対して位置する。図４Ｂ（第２状態の例）では、誘導リング４０は、Ｓ極のグループに磁化されている。即ち、突部４２は、Ｎ極のグループによる誘導リング４０の磁化の強さと、Ｓ極のグループによる誘導リング４０の磁化の強さとの差が大きくなるように、磁極に対して位置する。
【００８３】
一対の回転部材は、回転軸線の周方向に、一回転（３６０°）未満の角度範囲で、相対的に回転するように構成されている。一対の回転部材のうちの一方の回転部材は、他方の回転部材に対して相対的に、回転軸線の周方向の一方に向けて回転するように付勢されている。即ち、一対の回転部材のうちの一方の回転部材は、回転力が加えられることにより、前記角度範囲の一端（付勢方向の下流側端）から他端（付勢方向の上流側端）まで移動する。一対の回転部材のうちの一方の回転部材は、例えば、第１状態において、前記角度範囲の一端及び他端の一方に位置し、第２状態において、前記角度範囲の一端及び他端の他方に位置する。
【００８４】
本実施形態では、磁気検出部が中間ヨークを含んでいる。しかし、本発明において、磁気検出部は、必ずしも、中間ヨークを備えていなくてもよい。本実施形態では、例えば、回転軸線の軸線方向において、磁気センサが、永久磁石と間隔を空けて配置されている。例えば、回転軸線の径方向において、磁気センサが、永久磁石と異なる位置に配置されており、永久磁石と重なっていない。例えば、磁気センサは、永久磁石から放出されて磁気センサに軸線方向に入射する磁束を検出する。また、本実施形態では、リング本体４１、中間ヨーク５０及び磁気センサ６０の全てが、回転軸線Ｒの径方向において、突部４２と異なる位置に設けられているが、本発明は、この例に限定されない。本発明では、リング本体４１、中間ヨーク５０及び磁気センサ６０の少なくとも一つが、回転軸線Ｒの径方向において、突部４２と異なる位置に設けられていることが好ましい。回転軸線Ｒの径方向において突部４２と異なる位置は、例えば、回転軸線Ｒの径方向において突部４２と重ならない位置である。なお、本発明では、リング本体４１、中間ヨーク５０及び磁気センサ６０の全てが、回転軸線Ｒの径方向において、突部４２と同じ位置に設けられていてもよい。回転軸線Ｒの径方向において突部４２と同じ位置は、例えば、回転軸線Ｒの径方向において突部４２と重なる位置である。
【００８５】
本実施形態では、突部の各周方向の幅が、磁極の各周方向の幅よりも小さい。しかし、本発明は、この例に限定されない。本発明では、少なくとも一つの突部の周方向の幅が、少なくとも一つの磁極の周方向の幅よりも小さければよい。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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】
【００８９】
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、自動車のパワーステアリング装置、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、並びに同トルク制御装置として好適に用いられる。
【符号の説明】
【００９０】
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（スプロケット）
２１  スリット
２２  スプリング装着孔
２３  取付部材
２５  相対回転規制部
３０  永久磁石
４０  誘導リング
４１  リング本体
４１ａ  平面部
４２  突部
５０  中間ヨーク
５１  第１平面部
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
１００  磁気検出部
Ｃ  チェーン
Ｐ  ペダル
Ｒ  回転軸線
Ｓ  コイルスプリング
Ｘ  相対回転角度変位検出装置
【図１】
2014042267.tif 000003
【図２】
2014042267.tif 000004
【図３Ａ】
2014042267.tif 000005
【図３Ｂ】
2014042267.tif 000006
【図４Ａ】
2014042267.tif 000007
【図４Ｂ】
2014042267.tif 000008
【図５Ａ】
2014042267.tif 000009
【図５Ｂ】
2014042267.tif 000010
【図５Ｃ】
2014042267.tif 000011
【図６Ａ】
2014042267.tif 000012
【図６Ｂ】
2014042267.tif 000013
【図６Ｃ】
2014042267.tif 000014
【図７】
2014042267.tif 000015
【図８】
2014042267.tif 000016
【図９】
2014042267.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月5日(2014.12.5)
【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設けられ、前記回転軸線の軸線方向に磁化された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、前記磁極の各々は周方向の幅を有する、永久磁石と、
前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に配置され、前記回転軸線の軸線方向に対して横断する方向に広がる環状の平面部を備えた環状のリング本体と、それぞれが周方向の幅を有し、前記リング本体から前記回転軸線の径方向の一方側に突出し、前記回転軸線の軸線方向から見た時に前記永久磁石と重なる部分を有するように配置されている複数の突部とを有し、少なくとも１つの前記突部では、前記回転軸線の軸線方向から見た時に前記突部と前記永久磁石の前記径方向の他方側の縁とが重なる部分の周方向の幅寸法が、前記永久磁石の前記磁極の前記径方向の他方側の縁の周方向の幅寸法よりも狭く、前記リング本体は、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誘導リングと、
前記回転軸線の軸線方向において前記リング本体の片面と間隔を空けて対向し、前記誘導リングの前記リング本体の前記環状の平面部の磁束を、前記リング本体の前記片面から検出するように構成されている磁気検出部と
を備える。
【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、
各前記突部は、幅が狭くなる先細りの形状を有している。
【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、
各前記突部は、前記回転軸線の径方向外側に向かって延びている。
【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、
前記相対回転角度変位検出装置は、積極的に磁気閉ループ回路を構成しない。
【請求項５】
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、磁束を検出する磁気センサを含んでおり、
前記磁気センサは、前記環状の平面部の磁束のうち前記回転軸線の軸線方向の磁束を検出するセンサである。
【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、
前記誘導リングの前記リング本体及び前記磁気センサのうちの少なくとも一つが、前記回転軸線の軸線方向において、前記誘導リングの前記突部と異なる位置に設けられている。
【請求項７】
請求項６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、第１平面部を有する中間ヨークを含み、
前記第１平面部は、前記磁気センサと前記リング本体との間に配置され、前記回転軸線の軸線方向において前記リング本体の前記環状の平面部と間隔を空けて対向するように配置されている。
【請求項８】
請求項７に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記中間ヨークの前記第１平面部の表面積は、前記リング本体の前記環状の平面部の表面積より小さい。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記リング本体、前記中間ヨーク及び前記磁気センサのうちの少なくともいずれか一つが、前記回転軸線の径方向において、前記突部と異なる位置に設けられている。
【請求項１０】
請求項１〜９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、
前記磁極は、Ｎ極のグループと、Ｓ極のグループとを有し、
前記誘導リングは、磁化の強さが相対的に小さい第１状態と、磁化の強さが相対的に大きい第２状態とを有し、
前記第１状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さとの差が小さくなるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記誘導リングの磁化の強さとの差が大きくなるように、前記磁極に対して位置する。
【請求項１１】
請求項１０に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１状態において、前記突部は、前記誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとによって実質的に等しく磁化されるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとの実質的に一方のみによって磁化されるように、前記磁極に対して位置する。
【請求項１２】
トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
請求項１〜１１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には、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、
前記一対の回転部材は、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、相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する相対回転規制部を有する。
【請求項１３】
トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
請求項１〜１１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、
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前記他方の回転部材に対して所定の回転角度、相対回転したときに、前記動力源が前記他方の回転部材に付与する回転力を前記磁気検出部の出力に応じて制御する制御部と、
を備える。
【請求項１４】
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１３に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１５】
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１３に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１６】
パワーステアリング装置であって、
前記パワーステアリング装置は、請求項１３に記載のトルク制御装置を備える。
【手続補正書】
【提出日】平成27年12月3日(2015.12.3)
【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設けられ、前記回転軸線の軸線方向に磁化された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、前記磁極の各々は周方向の幅を有する、永久磁石と、
前記一対の回転部材のうちの他方の回転部材に設けられ、軸線が前記回転軸線と同軸状に配置され、前記回転軸線の軸線方向に対して横断する方向に広がる環状の平面部を備えた環状のリング本体と、それぞれが周方向の幅を有し、前記リング本体から前記回転軸線の径方向の一方側に突出し、前記回転軸線の軸線方向から見た時に前記永久磁石と重なる部分を有するように配置されている複数の突部とを有し、少なくとも１つの前記突部では、前記回転軸線の軸線方向から見た時に前記突部と前記永久磁石の前記径方向の他方側の縁とが重なる部分の周方向の幅寸法が、前記永久磁石の前記磁極の前記径方向の他方側の縁の周方向の幅寸法よりも狭く、前記リング本体は、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１つの誘導リングと、
前記回転軸線の軸線方向において前記１つの誘導リングの前記リング本体の片面と間隔を空けて対向し、前記１つの誘導リングの前記リング本体の前記環状の平面部の磁束を、前記１つの誘導リングの前記リング本体の前記片面から検出するように構成されている磁気検出部と
を備える。
【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、
各前記突部は、幅が狭くなる先細りの形状を有している。
【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、
各前記突部は、前記回転軸線の径方向外側に向かって延びている。
【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、
前記相対回転角度変位検出装置は、積極的に磁気閉ループ回路を構成しない。
【請求項５】
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、磁束を検出する磁気センサを含んでおり、
前記磁気センサは、前記環状の平面部の磁束のうち前記回転軸線の軸線方向の磁束を検出するセンサである。
【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１つの誘導リングの前記リング本体及び前記磁気センサのうちの少なくとも一つが、前記回転軸線の軸線方向において、前記１つの誘導リングの前記突部と異なる位置に設けられている。
【請求項７】
請求項６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、第１平面部を有する中間ヨークを含み、
前記第１平面部は、前記磁気センサと前記リング本体との間に配置され、前記回転軸線の軸線方向において前記リング本体の前記環状の平面部と間隔を空けて対向するように配置されている。
【請求項８】
請求項７に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記中間ヨークの前記第１平面部の表面積は、前記リング本体の前記環状の平面部の表面積より小さい。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記リング本体、前記中間ヨーク及び前記磁気センサのうちの少なくともいずれか一つが、前記回転軸線の径方向において、前記突部と異なる位置に設けられている。
【請求項１０】
請求項１〜９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、
前記磁極は、Ｎ極のグループと、Ｓ極のグループとを有し、
前記１つの誘導リングは、磁化の強さが相対的に小さい第１状態と、磁化の強さが相対的に大きい第２状態とを有し、
前記第１状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記１つの誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記１つの誘導リングの磁化の強さとの差が小さくなるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記Ｎ極のグループによる前記１つの誘導リングの磁化の強さと前記Ｓ極のグループによる前記１つの誘導リングの磁化の強さとの差が大きくなるように、前記磁極に対して位置する。
【請求項１１】
請求項１０に記載の相対回転角度変位検出装置であって、
前記第１状態において、前記突部は、前記１つの誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとによって実質的に等しく磁化されるように、前記磁極に対して位置し、
前記第２状態において、前記突部は、前記１つの誘導リングが前記Ｎ極のグループと前記Ｓ極のグループとの実質的に一方のみによって磁化されるように、前記磁極に対して位置する。
【請求項１２】
トルク検出装置であって、
前記トルク検出装置は、
請求項１〜１１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には、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、
前記一対の回転部材は、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、相対回転したときに、両回転部材の相対回転を阻止する相対回転規制部を有する。
【請求項１３】
トルク制御装置であって、
前記トルク制御装置は、
請求項１〜１１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、
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前記他方の回転部材に対して所定の回転角度、相対回転したときに、前記動力源が前記他方の回転部材に付与する回転力を前記磁気検出部の出力に応じて制御する制御部と、
を備える。
【請求項１４】
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１３に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１５】
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１３に記載のトルク制御装置を備える。
【請求項１６】
パワーステアリング装置であって、
前記パワーステアリング装置は、請求項１３に記載のトルク制御装置を備える。
【国際調査報告】
2014042267.tif 000018
2014042267.tif 000019
2014042267.tif 000020
2014042267.tif 000021