(57)【要約】【課題】回転軸の回転に連動して回転するロータに面ブレが生じたとしても、回転軸の回転角を正確に検出できる角度センサを提供する。【解決手段】角度センサ１１は、ステアリングシャフト２０の回転に連動して回転するロータ３０を備える。ロータ３０の第一の主面３０Ａ及びその裏面である第二の主面３０Ｂの間の肉厚ｄ０は、肉厚ｄ０と軸芯回りの角度とが一対一に対応付けられるように形成されている。磁気センサ４１は、磁気センサ４１と第一の主面３０Ａとの間の距離の情報を含む第一の検出信号を出力する。磁気センサ４２は、磁気センサ４２と第二の主面３０Ｂとの間の距離の情報を含む第二の検出信号を出力する。加算器５１は、第一及び第二の検出信号を加算して得られる和信号を出力する。信号処理回路５３は、和信号に基づいてステアリングシャフト２０の回転角を演算する。【選択図】図１
2011080800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回転に連動して前記回転軸の軸芯回りに回転するロータであって、第一の主面及びその裏面である第二の主面を有し、前記第一及び第二の主面の間の肉厚と前記軸芯回りの角度とが一対一に対応付けられるように前記肉厚が前記軸芯回りに沿って周期的に変化するロータと、
前記第一の主面に対向配置される第一のセンサであって、前記第一の主面と前記第一のセンサとの間の第一の距離の情報を含む第一の検出信号を出力する第一のセンサと、
前記第二の主面に対向配置される第二のセンサであって、前記第二の主面と前記第二のセンサとの間の第二の距離の情報を含む第二の検出信号を出力する第二のセンサと、
前記第一及び第二の検出信号を加算して得られる第一の和信号に基づいて前記回転軸の一回転以内の回転角を演算する信号処理回路と、
を備える角度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の角度センサであって、
前記第一の距離の変化量に対する前記第一の検出信号の変化量と、前記第二の距離の変化量に対する前記第二の検出信号の変化量とが同一である、角度センサ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の角度センサであって、
前記回転軸の回転に連動して前記ロータを前記回転軸の軸芯方向に移動させる移動機構を更に備え、
前記信号処理回路は、前記ロータの前記軸芯方向の移動に起因する前記第一又は第二の検出信号の変化に基づいて前記回転軸の回転数を算出し、前記回転数及び前記一回転以内の回転角に基づいて前記回転軸の絶対角を算出する、角度センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の角度センサであって、
前記移動機構は、差動ネジ機構である、角度センサ。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の角度センサであって、
前記回転軸は、弾性部材を介して相互に接続される入力軸及び出力軸を有しており、
前記入力軸と前記出力軸との回転位相差に起因して弾性変形し、前記ロータを前記回転軸の軸芯方向に変位させる弾性部材を更に備え、
前記信号処理回路は、前記ロータの前記軸芯方向の変位に起因する前記第一又は第二の検出信号の変化に基づいて前記回転軸の軸トルクを算出する、角度センサ。
【請求項６】
請求項１又は請求項５に記載の角度センサであって、
前記第一及び第二のセンサを保持する第一の保持部材と、
前記第一の主面に対向配置される第三のセンサであって、前記第一の主面と前記第三のセンサとの間の第三の距離の情報を含む第三の検出信号を出力する第三のセンサと、
前記第二の主面に対向配置される第四のセンサであって、前記第二の主面と前記第四のセンサとの間の第四の距離の情報を含む第四の検出信号を出力する第四のセンサと、
前記第三及び第四のセンサを保持する第二の保持部材と、
前記回転軸の回転に連動して前記第一及び第二の保持部材の前記軸芯回りの相対的な位置関係を変化させる歯車機構と、を更に備え、
前記信号処理回路は、前記第一及び第二の検出信号を加算して得られる第一の和信号と、前記第三及び第四の検出信号を加算して得られる第二の和信号とに基づいて前記回転軸の絶対角を演算する、角度センサ。
【請求項７】
請求項６に記載の角度センサであって、
前記第三の距離の変化量に対する前記第三の検出信号の変化量と、前記第四の距離の変化量に対する前記第四の検出信号の変化量とが同一である、角度センサ。
【請求項８】
請求項６に記載の角度センサであって、
前記歯車機構は、不思議歯車機構である、角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転軸の回転角を検出するための角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操作によりステアリングシャフトに加わる操舵トルク及びステアリング操作時の車速に基づいて電動モータを駆動し、ウォーム歯車減速機構等を介してステアリングシャフトに操舵補助力を付与する制御装置である。車両挙動安定制御の高機能化に伴い、ステアリングホイールの操舵角及び操舵方向を検出し、その検出情報を横滑り防止装置の制御信号として利用する車両も開発されている。ステアリングシャフトの回転角を非接触磁気式に検出するセンサとして、ステアリングシャフトの回転に伴う磁界変化を電気信号に変換する磁気センサが広く利用されている。例えば、特開２００６−２１４９８５号公報には、シャフトにマグネットを固定し、マグネットの着磁面とホール素子の感磁面との間に所定の磁気ギャップが形成されるようにホール素子をマグネットに対向配置し、シャフトの回転に伴って周期的に変化する磁気ギャップ中の磁界をホール素子で検出することによりシャフトの回転角を求める非接触磁気式ポテンショメータが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１４９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、同公報に開示のポテンショメータでは、シャフトへのマグネットの取り付け誤差によりシャフト回転時にマグネットに面ブレが生じ、面ブレに起因する磁気ギャップ中の磁界変動が検出誤差を引き起こす可能性が指摘されている。
【０００５】
そこで、本発明は、回転軸の回転に連動して回転するロータに面ブレが生じたとしても、回転軸の回転角を正確に検出できる角度センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明に係わる角度センサは、回転軸の回転に連動して回転軸の軸芯回りに回転するロータであって、第一の主面及びその裏面である第二の主面を有し、第一及び第二の主面の間の肉厚と軸芯回りの角度とが一対一に対応付けられるように肉厚が軸芯回りに沿って周期的に変化するロータと、第一の主面に対向配置される第一のセンサであって、第一の主面と第一のセンサとの間の第一の距離の情報を含む第一の検出信号を出力する第一のセンサと、第二の主面に対向配置される第二のセンサであって、第二の主面と第二のセンサとの間の第二の距離の情報を含む第二の検出信号を出力する第二のセンサと、第一及び第二の検出信号を加算して得られる第一の和信号に基づいて回転軸の一回転以内の回転角を演算する信号処理回路と、を備える。
【０００７】
ロータの回転時に面ブレが生じたとしても、第一及び第二の距離の和は面ブレの影響を受けないため、第一及び第二の検出信号を加算して得られる第一の和信号に基づいて回転軸の回転角を求めることにより、ロータの面ブレの影響を受けない角度検出が可能になる。
【０００８】
ここで、第一の距離の変化量に対する第一の検出信号の変化量と、第二の距離の変化量に対する第二の検出信号の変化量とは、同一であることが好ましい。このようなセンサ特性によれば、例えば、ロータの面ブレにより第一の距離がΔｄだけ変化し、第二の距離が−Δｄだけ変化した場合、第一の検出信号の変化量は、−ΔＶだけ変化し、第二の検出信号の変化量は、＋ΔＶだけ変化するので、第一及び第二の検出信号を加算して得られる第一の和信号は面ブレの影響を受けない。
【０００９】
本発明に係わる角度センサは、回転軸の回転に連動してロータを回転軸の軸芯方向に移動させる移動機構を更に備えてもよい。このような構成において、ロータの軸芯方向への移動量は、回転軸の回転数を反映する物理量として取り扱うことができるため、信号処理回路は、ロータの軸芯方向の移動に起因する第一又は第二の検出信号の変化に基づいて回転軸の回転数を算出し、回転軸の回転数及び回転軸の一回転以内の回転角に基づいて回転軸の絶対角を算出することができる。
【００１０】
上述の移動機構として、例えば、差動ネジ機構が好適である。差動ネジ機構を用いることにより、第一の距離の変化量と第一の検出信号の変化量との関係が線形性を維持し且つ第二の距離の変化量と第二の検出信号の変化量との関係が線形性を維持できる範囲にロータの軸芯方向の移動量を制限することができる。
【００１１】
本発明に係わる角度センサにおいて、回転軸は、弾性部材を介して相互に接続される入力軸及び出力軸を有しており、角度センサは、入力軸と出力軸との回転位相差に起因して弾性変形し、ロータを回転軸の軸芯方向に変位させるための弾性部材を更に備えてもよい。このような構成において、ロータの軸芯方向への移動量は、回転軸の軸トルクを反映する物理量として取り扱うことができるため、信号処理回路は、ロータの軸芯方向の変位に起因する第一又は第二の検出信号の変化に基づいて回転軸の軸トルクを算出することができる。
【００１２】
本発明に係わる角度センサは、第一及び第二のセンサを保持する第一の保持部材と、第一の主面に対向配置される第三のセンサであって、第一の主面と第三のセンサとの間の第三の距離の情報を含む第三の検出信号を出力する第三のセンサと、第二の主面に対向配置される第四のセンサであって、第二の主面と第四のセンサとの間の第四の距離の情報を含む第四の検出信号を出力する第四のセンサと、第三及び第四のセンサを保持する第二の保持部材と、回転軸の回転に連動して第一及び第二の保持部材の軸芯回りの相対的な位置関係を変化させる歯車機構を更に備えてもよい。このような構成において、第一及び第二の検出信号を加算して得られる第一の和信号の波長と、第三及び第四の検出信号を加算して得られる第二の和信号の波長は、回転軸の回転によりそれぞれ異なる波長に変化するため、信号処理回路は、第一及び第二の和信号に基づいて回転軸の絶対角を演算することができる。
【００１３】
ここで、第三の距離の変化量に対する第三の検出信号の変化量と、第四の距離の変化量に対する第四の検出信号の変化量とは、同一であることが好ましい。このようなセンサ特性によれば、例えば、ロータの面ブレにより第三の距離がΔｄだけ変化し、第四の距離が−Δｄだけ変化した場合、第三の検出信号の変化量は、−ΔＶだけ変化し、第四の検出信号の変化量は、＋ΔＶだけ変化するので、第三及び第四の検出信号を加算して得られる第二の和信号は面ブレの影響を受けない。
【００１４】
上述の歯車機構として、例えば、不思議歯車機構である。不思議歯車機構によれば、回転軸の回転に連動して第一及び第二の保持部材の軸芯回りの相対的な位置関係を微小に変化させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転軸の回転に連動して回転するロータに面ブレが生じても、回転軸の回転角を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施例１に係わる角度センサの概略構成を示す説明図である。
【図２】実施例１に係わる磁気センサの配置関係を示す説明図である。
【図３】実施例１に係わる磁気センサの配置関係を示す説明図である。
【図４】実施例１に係わる磁気センサの構成を示す説明図である。
【図５】実施例１に係わる和信号を示すグラフである。
【図６】実施例２に係わる角度センサの概略構成を示す説明図である。
【図７】実施例２に係わるセレーションの断面図である。
【図８】実施例２に係わる検出信号を示すグラフである。
【図９】実施例３に係わる角度センサの概略構成を示す説明図である。
【図１０】実施例３に係わる角度センサの各部の配置関係を示す説明図である。
【図１１】実施例４に係わる角度センサの概略構成を示す説明図である。
【図１２】実施例４に係わるステアリングシャフトの構成を示す説明図である。
【図１３】実施例４に係わる弾性カラーの構成を示す説明図である。
【図１４】実施例４に係わる弾性カラーの構成を示す説明図である。
【図１５】実施例４に係わる検出信号を示すグラフである。
【図１６】実施例４に係わる不思議歯車機構の構成を示す説明図である。
【図１７】実施例４に係わる不思議歯車機構の構成を示す説明図である。
【図１８】実施例４に係わる不思議歯車機構の動作を示す説明図である。
【図１９】実施例４に係わる不思議歯車機構の動作を示す説明図である。
【図２０】実施例４に係わる和信号を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施例について説明する。同一の部材については、同一の符号を付すものとし、重複する説明を省略する。
【実施例１】
【００１８】
図１は実施例１に係わる角度センサ１１の概略構成を示す説明図である。角度センサ１１は、所定の基準位置（例えば、ステアリング中立位置）からのステアリングシャフト２０の一回転以内の回転角（０ｄｅｇ〜３６０ｄｅｇ）を検出するための角度検出装置である。ステアリングシャフト２０には、ステアリングシャフト２０の回転に連動してステアリングシャフト２０の軸芯回りに回転する中空円盤状のロータ３０が取り付けられている。ステアリングシャフト２０の軸芯方向をＺ方向とすると、ステアリングシャフト２０の回転に伴い、ロータ３０は、ＸＹ平面内で回転する。ロータ３０は、ステアリングシャフト２０に固定してもよく、或いはセレーション結合してもよい。ロータ３０をステアリングシャフト２０にセレーション結合するには、例えば、ステアリングシャフト２０の外周面に雄セレーションを形成し、ロータ３０の中空部側面に雌セレーションを形成し、両セレーションを噛合させればよい。
【００１９】
ロータ３０は、第一の主面３０Ａ及びその裏面である第二の主面３０Ｂを有し、第一の主面３０Ａ及び第二の主面３０Ｂの間の肉厚ｄ０とステアリングシャフト２０の軸芯回りの角度とが一対一に対応付けられるように肉厚ｄ０がステアリングシャフト２０の軸芯回りに沿って周期的に（例えば、正弦波関数的に）変化している。第一の主面３０Ａ及び第二の主面３０Ｂのうち何れか一方が曲面であり、且つ他方が平面であるのが好ましい。本実施例では、説明の便宜上、第一の主面３０Ａが曲面であり、第二の主面３０Ｂが平面である場合を例示するが、これに限定されるものではない。例えば、第一の主面３０Ａ及び第二の主面３０Ｂの両方が曲面であってもよい。ロータ３０が一回転すると、肉厚ｄ０の変化に一周期分の変化が現れるように、ロータ３０の形状が定められている。このような形状として、例えば、斜切円柱形状が好適である。ロータ３０の材質としては、保磁力が小さく且つ透磁率が大きい軟磁性材料が好ましく、例えば、鉄、珪素鋼、アモルファス磁性合金等が好適である。
【００２０】
角度センサ１１は、ロータ３０の回転位置を非接触磁気式に測定するための非接触センサとして、ロータ３０を肉厚方向から挟むように第一の位置に対向配置される一対の磁気センサ４１，４２と、ロータ３０を肉厚方向から挟むように第二の位置に対向配置される一対の磁気センサ４３，４４とを備える。ここで、第一及び第二の位置は、ステアリングシャフト２０の回転中心に関して相互に９０ｄｅｇ（機械角）の位相差を有するように選定される。一対の磁気センサ４１，４２は、ステアリングシャフト２０の軸芯方向に平行な直線１０１上に配置されており、一対の磁気センサ４３，４４は、ステアリングシャフト２０の軸芯方向に平行な直線１０２上に配置されている。図２に示すように、磁気センサ４１，４３は、ステアリングシャフト２０の回転中心に関して９０ｄｅｇ（機械角）の位相差で第一の主面３０Ａに対向配置される。ステアリングシャフト２０の回転中心と磁気センサ４１とを結ぶ直線１０３は、ステアリングシャフト２０の回転中心と磁気センサ４３とを結ぶ直線１０４に直交する。図３に示すように、磁気センサ４２，４４は、ステアリングシャフト２０の回転中心に関して９０ｄｅｇ（機械角）の位相差で第二の主面３０Ｂに対向配置される。ステアリングシャフト２０の回転中心と磁気センサ４２とを結ぶ直線１０５は、ステアリングシャフト２０の回転中心と磁気センサ４４とを結ぶ直線１０６に直交する。なお、ステアリングシャフト２０の軸芯からそれぞれの磁気センサ４１，４２，４３，４４への距離は一定であり、ステアリングシャフト２０の軸芯と磁気センサ４１，４２，４３，４４との間の相対的な位置関係は不変である。
【００２１】
図４に示すように、磁気センサ４１は、外部磁界を発生させるための磁界発生手段として機能する磁石６２Ａと、ロータ３０の回転に連動して変化する外部磁界の変化を電圧変化として検出する磁気抵抗効果素子６４Ａとを主要構成として備える。磁気センサ４１の実装形態として、磁石６２Ａの中心点と磁気抵抗効果素子６４Ａの中心点とがロータ３０の半径方向に平行になるように、プリント配線基板６３Ａの表面に磁気抵抗効果素子６４Ａを配置し、プリント配線基板６３Ａの裏面に磁石６２Ａを配置するのが好ましい。また、磁石６２Ａから発生する外部磁界を効率よく集磁するために、磁石６２Ａの両極にヨーク（図示せず）を配置するのが好ましい。同様に、磁気センサ４２は、プリント配線基板６３Ｂの表面に磁気抵抗効果素子６４Ｂが配置され、プリント配線基板６３Ｂの裏面に磁石６２Ｂが配置された構成を有する。磁気抵抗効果素子６４Ａ，６４Ｂとして、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）型、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型、弾道磁気抵抗（ＢＭＲ）型、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）型等の公知の磁気抵抗効果素子を用いることができる。また、磁気抵抗効果素子６４Ａ，６４Ｂに替えてホール素子を用いてもよい。なお、磁気センサ４３，４４の構成は、それぞれ、磁気センサ４１，４２の構成と同じである。
【００２２】
磁気抵抗効果素子６４Ａは、磁化方向が特定の方向に設定されていて、外部磁界の変位に対して磁化状態（例えば、磁化方向や磁化の強さ）が影響を受けないように構成されたピン磁性層（図示せず）と、外部磁界の変化によって磁化状態が変位するフリー磁性層（図示せず）とを備えている。ステアリングシャフト２０の回転に連動してロータ３０が回転すると、磁気抵抗効果素子６４Ａと第一の主面３０Ａとの間の距離ｄ１は、肉厚ｄ０の変化に伴い周期的に変化する。距離ｄ１が変化すると、磁気抵抗効果素子６４Ａの裏面に配置された磁石６２Ａから磁気抵抗効果素子６４Ａを通過してロータ３０に引かれる磁束密度が変化する。すると、磁気抵抗効果素子６４Ａ内のフリー磁性層の磁化状態が変動するので、磁化状態が変動しないピン磁性層の磁化状態と、磁化状態が変動するフリー磁性層との間に磁化状態の変位差が発生する。この磁化状態の変位差は距離ｄ１を反映する物理量であり、具体的には、磁気抵抗効果素子６４Ａの磁気抵抗の変化として現れる。磁気抵抗効果素子６４Ａには、プリント配線基板６３Ａからセンス電流が供給されており、磁気抵抗効果素子６４Ａの磁気抵抗の変化は、出力電圧の変化として検出される。磁気抵抗効果素子６４Ａの出力電圧は、距離ｄ１の情報を含む検出信号として信号処理される。同様に、磁気抵抗効果素子６４Ｂの出力電圧は、磁気抵抗効果素子６４Ｂと第二の主面３０Ｂとの間の距離ｄ２の情報を含む検出信号として信号処理される
【００２３】
磁気センサ４１の動作ポイントは、距離ｄ１の変化量と磁気センサ４１の出力電圧Ｖ１の変化量との関係が線形になるように設計されている。同様に、磁気センサ４２の動作ポイントは、距離ｄ２の変化量と磁気センサ４２の出力電圧の変化量との関係が線形になるように設計されている。更に、磁気センサ４１の出力変化特性（距離ｄ１の単位変化量あたりの磁気センサ４２の出力電圧Ｖ１の変化量）は、磁気センサ４２の出力変化特性（距離ｄ２の単位変化量あたりの磁気センサ４２の出力電圧Ｖ２の変化量）と同一になるように設計されている。同様に、磁気センサ４３の出力変化特性は、磁気センサ４４の出力変化特性と同一になるように設計されている。
【００２４】
図１に示すように、加算器５１は、一対の磁気センサ４１，４２から出力される二つの検出信号を加算処理し、その加算処理により得られる和信号２０１を信号処理回路５３に出力する。一対の磁気センサ４１，４２は、ステアリングシャフト２０の軸芯方向に平行な直線１０１上に配置されているため、ロータ３０の取り付け誤差等に起因してロータ３０の回転時に面ブレが生じたとしても、ｄ１＋ｄ２の値は、ロータ３０の肉厚ｄ０のみに依存し、面ブレの影響を受けない。ここで、距離ｄ１に対応する磁気抵抗効果素子６４Ａの出力電圧をＶ１、距離ｄ２に対応する磁気抵抗効果素子６４Ｂの出力電圧をＶ２とし、ロータ３０の面ブレにより距離ｄ１がｄ１＋Δｄに変化し、距離ｄ２がｄ２−Δｄに変化した場合を考察する。一対の磁気センサ４１，４２の出力変化特性は同一であるため、距離変化Δｄに対応する電圧変化をΔＶとすると、磁気センサ４１の出力電圧は、Ｖ１からＶ１−ΔＶに変化し、磁気センサ４２の出力電圧は、Ｖ２からＶ２＋ΔＶに変化する。一対の磁気センサ４１，４２から出力される二つの検出信号を加算して得られる和信号２０１は、（Ｖ１−ΔＶ）＋（Ｖ２＋ΔＶ）＝Ｖ１＋Ｖ２となり、面ブレの影響を受けないことが理解できる。ｄ１＋ｄ２の値は、ロータ３０の肉厚ｄ０のみに依存しているため、Ｖ１＋Ｖ２の値とステアリングシャフト２０の回転角とは、一対一に対応付けられる。このため、信号処理回路５３は、和信号２０１に基づいてステアリングシャフト２０の一回転以内の回転角を求めることができる。同様に、加算器５２は、磁気センサ４３，４４から出力される二つの検出信号を加算処理し、その加算処理により得られる和信号２０２を信号処理回路５３に出力する。信号処理回路５３は和信号２０２に基づいてステアリングシャフト２０の一回転以内の回転角を求めることもできる。信号処理回路５３は、和信号２０１，２０２とステアリングシャフト２０の回転角との対応関係を示すデータテーブル（マップデータ）又は関数を記憶するメモリ５４を備えており、メモリ５４に記憶されているデータテーブル又は関数と和信号２０１，２０２とを比較してステアリングシャフト２０の回転角を求める。
【００２５】
一対の磁気センサ４１，４２と、一対の磁気センサ４３，４４は、ステアリングシャフト２０に関して９０ｄｅｇ（機械角）の位相差で配置されているため、図５に示すように、二つの和信号２０１，２０２の間には、９０ｄｅｇ（電気角）の位相差がある。同図において、横軸はステアリングシャフト２０の回転角θ［ｄｅｇ］を示し、縦軸は和信号の電圧値を示す。ここでは、説明の便宜上、それぞれの和信号２０１，２０２を正弦波信号として図示しているが、和信号２０１，２０２は、正弦波信号に限定されるものではない点に留意されたい。図５に示すように、０ｄｅｇ≦θ≦４５ｄｅｇ、１３５ｄｅｇ≦θ≦２２５ｄｅｇ、及び３１５ｄｅｇ≦θ≦３６０ｄｅｇの角度範囲では、和信号２０２の方が和信号２０１よりも信号変化率が大きいので、測定誤差を低減するために、和信号２０２に基づいてステアリングシャフト２０の回転角を求めるのが好ましい。一方、４５ｄｅｇ≦θ≦１３５ｄｅｇ、及び２２５ｄｅｇ≦θ≦３１５ｄｅｇの角度範囲では、和信号２０１の方が和信号２０２よりも信号変化率が大きいので、測定誤差を低減するために、和信号２０１に基づいてステアリングシャフト２０の回転角を求めるのが好ましい。
【００２６】
なお、磁気センサ４１,４２，４３，４４が巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）型又はトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）型である場合には、磁気抵抗効果素子のフリー磁性層（図示せず）の長手方向は、ロータ３０の回転中心に向かう方向に配向させるのが好ましい。フリー磁性層の長手方向をこのように配向させることで、ロータ３０と磁気抵抗効果素子との間の距離は、フリー磁性層の長手方向に依存することになるので、精度良く距離を測定することが可能となる。又、磁気抵抗効果素子が形成される平面は、ロータ３０の回転中心から放射状に向くベクトルと平行にすることが好ましい。このようにすることで、ロータ３０の回転に応じたロータ３０と磁気抵抗効果素子との間の距離を精度良く測定することが可能となる。
【００２７】
なお、本実施例において、一対の磁気センサ４３，４４は必須ではなく、一対の磁気センサ４１，４２を用いてステアリングシャフト２０の回転角を求めてもよい。また、上述の実施例では、ロータ３０の回転位置を測定するための一対の磁気センサを二組使用する例を説明したが、一対の磁気センサを三組以上使用してもよい。一対の磁気センサを三組以上使用する場合には、三つ以上の和信号のうち最も信号変化率の大きい和信号を使用してステアリングシャフト２０の回転角を求めるのが好ましい。また、加算器５１，５２、及び信号処理回路５３のそれぞれの機能を単一のＩＣチップによって実現してもよい。また、本実施例では、ステアリングシャフト２０の回転角を求める場合を例示したが、本実施例は、これに限られるものではなく、ステアリングシャフト２０以外の回転軸の回転角を求める場合にも適用できる。
【００２８】
本実施例によれば、和信号２０１，２０２に基づいてステアリングシャフト２０の回転角を求めるので、ロータ３０の面ブレの影響を受けない角度検出が可能になる。
【実施例２】
【００２９】
次に、図６乃至図８を参照しながら、実施例２に係わる角度センサ１２について説明する。実施例２に係わる角度センサ１２は、ステアリングシャフト２０の絶対角を演算する機能を有している点において実施例１に係わる角度センサ１１と相違し、その余の点において両者は共通する。本明細書において、絶対角とは、ステアリングシャフト２０の回転数を加味した回転角を意味する。例えば、ステアリング中立位置からのステアリングシャフト２０の一回転以内の回転角をφ０［ｄｅｇ］とし、ステアリングシャフト２０の回転数をＮとすると、絶対角φ＝φ０＋３６０×（Ｎ−１）［ｄｅｇ］である。絶対角は、多回転絶対角と別称することもできる。以下、実施例１，２の相違点について中心に説明するものとし、重複説明を省略する。
【００３０】
図６に示すように、角度センサ１２は、ステアリングシャフト２０の軸芯回りの回転に連動してロータ３０をステアリングシャフト２０の軸芯方向に摺動移動させる移動機構６０を備える。移動機構６０は、ロータ３０をステアリングシャフト２０の軸芯方向に摺動自在に係合するためのセレーション６１と、セレーション６１に固定される雄ネジ６２と、車内の固定部材９９に固定される雌ネジ６３とを備える。ここで、図７に示すように、セレーション６１は、中空円筒形状を成しており、その中空部側面には周方向に複数のセレーション歯６１Ａが形成されている。複数のセレーション歯６１Ａは、ステアリングシャフト２０の軸芯方向に平行に延在する複数の凹条及び凸条を形成している。ステアリングシャフト２０の外周面には、複数のセレーション歯６１Ａに噛合する複数のセレーション歯（図示せず）が形成されている。
【００３１】
図６に示すように、セレーション６１の外周面には、ロータ３０と雄ネジ６２とが固定されている。ステアリングシャフト２０がＺ軸回りに回転すると、その回転運動はセレーション６１を介してロータ３０及び雄ネジ６２に伝達される。雄ネジ６２と雌ネジ６３とは噛合し、且つ雌ネジ６３は固定部材９９に固定されているため、雄ネジ６２のＺ軸回りの回転運動は、雄ネジ６２のＺ軸方向への直進運動に変換される。雄ネジ６２のＺ軸方向への直進運動により、ロータ３０は、Ｚ軸方向へ摺動移動する。このように、セレーション６１は、ステアリングシャフト２０のＺ軸回りの回転をロータ３０に伝達するとともに、Ｚ軸方向へのロータ３０の摺動移動を可能にする。
【００３２】
雄ネジ６２及び雌ネジ６３は、所定ピッチで歯切りされており、ステアリングシャフト２０の一回転あたりにつきロータ３０は一定の送りピッチだけＺ軸方向に移動する。ロータ３０の第一の主面３０Ａが曲面であり、且つ第二の主面３０Ｂが平面である場合には、磁気センサ４２と第二の主面３０Ｂとの間の距離ｄ２は、ステアリングシャフト２０の回転数を反映し、且つロータ３０の肉厚変化とは無関係の物理量として取り扱うことができる。例えば、ステアリング中立位置からステアリングシャフト２０が時計回りに回転するときに距離ｄ２が減少し、ステアリング中立位置からステアリングシャフト２０が反時計回りに回転するときに距離ｄ２が増加するようにロータ３０の送り方向が設定されている場合、図８に示すような閾値電圧Ｖ１〜Ｖ５を使用してステアリングシャフト２０の回転数を判定することができる。同図において、閾値電圧Ｖ１は、ステアリング中立位置からステアリングシャフト２０が反時計回りに２回転したときに磁気センサ４２（又は磁気センサ４４）から出力される電圧値に一致し、閾値電圧Ｖ２は、ステアリング中立位置からステアリングシャフト２０が反時計回りに１回転したときに磁気センサ４２（又は磁気センサ４４）から出力される電圧値に一致し、閾値電圧Ｖ３は、ステアリングシャフト２０がステアリング中立位置にあるときに磁気センサ４２（又は磁気センサ４４）から出力される電圧値に一致し、閾値電圧Ｖ４は、ステアリングシャフト２０がステアリング中立位置から時計回りに１回転したときに磁気センサ４２（又は磁気センサ４４）から出力される電圧値に一致し、閾値電圧Ｖ５は、ステアリングシャフト２０がステアリング中立位置から時計回りに２回転したときに磁気センサ４２（又は磁気センサ４４）から出力される電圧値に一致する。閾値電圧Ｖ１〜Ｖ５は、例えば、メモリ５４に格納される。
【００３３】
図６に示すように、第二の主面３０Ｂに対向配置される磁気センサ４２は、距離ｄ２の情報を含む検出信号２０３を信号処理回路５３に出力する。信号処理回路５３は、磁気センサ４２から受信した検出信号２０３の電圧値と、メモリ５４に格納されている閾値電圧Ｖ１〜Ｖ５とを比較してステアリングシャフト２０の回転数Ｎを判定する。信号処理回路５３は、和信号２０１（又は和信号２０２）から求めたステアリングシャフト２０の一回転以内の回転角φ０と上述の判定方法で求めた回転数Ｎとに基づいて、絶対角φ＝φ０＋３６０×（Ｎ−１）を求める。なお、第二の主面３０Ｂに対向配置される磁気センサ４４は、磁気センサ４４と第二の主面３０Ｂとの間の距離の情報を含む検出信号２０４を信号処理回路５３に出力してもよい。信号処理回路５３は、検出信号２０４に基づいて上述の判定方法によりステアリングシャフト２０の回転数を判定し、その判定結果を用いてステアリングシャフト２０の絶対角を求めてもよい。また、ロータ３０の面ブレを補正するために、信号処理回路５３は、検出信号２０３と検出信号２０４との平均値を算出し、その算出された平均値に基づいて上述の判定方法によりステアリングシャフト２０の回転数を判定し、その判定結果を用いてステアリングシャフト２０の絶対角を求めてもよい。
【００３４】
なお、ロータ３０の第一の主面３０Ａが平面であり、且つ第二の主面３０Ｂが曲面である場合には、磁気センサ４１と第一の主面３０Ａとの間の距離ｄ１は、ステアリングシャフト２０の回転数を反映し、且つロータ３０の肉厚変化とは無関係の物理量として取り扱うことができる。このため、信号処理回路５３は、磁気センサ４１から受信した検出信号を使用して、上述の判定方法によりステアリングシャフト２０の回転数Ｎを判定し、その判定結果を用いてステアリングシャフト２０の絶対角を求めてもよい。同様に、信号処理回路５３は、磁気センサ４３から受信した検出信号を使用して、上述の判定方法によりステアリングシャフト２０の回転数Ｎを判定し、その判定結果を用いてステアリングシャフト２０の絶対角を求めてもよい。また、ロータ３０の面ブレを補正するために、信号処理回路５３は、磁気センサ４１，４３からの検出信号の平均値を算出し、その算出された平均値に基づいて上述の判定方法によりステアリングシャフト２０の回転数を判定し、その判定結果を用いて、ステアリングシャフト２０の絶対角を求めてもよい。
【実施例３】
【００３５】
次に、図９乃至図１０を参照しながら、実施例３に係わる角度センサ１３について説明する。実施例３に係わる角度センサ１３は、ステアリングシャフト２０の軸芯回りの回転に連動してロータ３０をステアリングシャフト２０の軸芯方向に移動させるための機構として、差動ネジ機構７０を備える点において実施例２に係わる角度センサ１２と相違し、その余の点において両者は共通する。以下、実施例２，３の相違点について中心に説明するものとし、重複説明を省略する。
【００３６】
図９に示すように、角度センサ１３は、ロータ３０と、一対の磁気センサ４１，４２と、差動ネジ機構７０とを収容するとともに、ボールベアリング６９を介してステアリングシャフト２０を回転自在に支承するためのハウジング６８を備える。差動ネジ機構７０は、ステアリングシャフト２０の外周面に形成されたネジ７１に螺合し、ステアリングシャフト２０の回転に連動してステアリングシャフト２０の軸芯方向にピッチＡでスライドするスライド機構７２と、ステアリングシャフト２０の外周面に形成されたネジ７３に螺合し、ステアリングシャフト２０の回転に連動してステアリングシャフト２０の軸芯方向にピッチＢでスライドするスライド機構７４とを備える。ステアリングシャフト２０の回転運動は、セレーション６１を介してロータ３０に伝達される。ロータ３０とハウジング６８との間には、圧縮バネ６６が介在しており、ロータ３０は、スラストベアリング６７に押圧される方向に付勢されながらスラストベアリング６７上をＺ軸回りに回転する。スライド機構７２は、ロータ３０を肉厚方向から挟むように対向配置される一対の磁気センサ４１，４２を備えており、ステアリングシャフト２０の回転に連動して一対の磁気センサ４１，４２のＺ軸方向の位置を変化させる。一方、スライド機構７４は、スラストベアリング６７を介してロータ３０に接触しており、ステアリングシャフト２０の回転に連動してロータ３０のＺ軸方向の位置を変化させる。なお、スライド機構７２とスライド機構７４との間には、圧縮バネ６５が介在している。
【００３７】
図１０に示すように、ハウジング６８の内部には、スライド機構７２の外周面に形成されたガイド７２Ａに係合する案内溝６８ＢがＺ軸方向に沿って形成されており、ガイド７２Ａが案内溝６８Ｂに沿ってＺ軸方向に摺動移動することを可能にするとともに、スライド機構７２のＺ軸回りの回転を制限している。同様に、スライド機構７２の内周面には、スライド機構７４の外周面に形成されたガイド７４Ａに係合する案内溝７２ＢがＺ軸方向に沿って形成されており、ガイド７４Ａが案内溝７２Ｂに沿ってＺ軸方向に摺動移動することを可能にするとともに、スライド機構７４のＺ軸回りの回転を制限している。
【００３８】
図９において、ステアリングシャフト２０がＺ軸回りに一回転すると、スライド機構７２は、Ｚ軸方向にピッチＡでスライドし、スライド機構７４は、Ｚ軸方向にピッチＢでスライドするため、一対の磁気センサ４１，４２とロータ３０との間の距離は、ステアリングシャフト２０の一回転あたりピッチＡ，Ｂの差分（Ａ−Ｂ）だけ変化する（但し、スライド機構７２，７４の移動方向は、同一方向であるものとする。）。例えば、ステアリングシャフト２０の一回転あたりにつき、磁気センサ４１とロータ３０の第一の主面３０Ａとの間の距離ｄ１が（Ａ−Ｂ）だけ減少すると、磁気センサ４２とロータ３０の第二の主面３０Ｂとの間の距離ｄ２は（Ａ−Ｂ）だけ増加する。ロータ３０の第一の主面３０Ａが曲面であり、且つ第二の主面３０Ｂが平面である場合には、磁気センサ４２と第二の主面３０Ｂとの間の距離ｄ２は、ステアリングシャフト２０の回転数を反映し、且つロータ３０の肉厚変化とは無関係の物理量として取り扱うことができる。一方、ロータ３０の第一の主面３０Ａが平面であり、且つ第二の主面３０Ｂが曲面である場合には、磁気センサ４１と第一の主面３０Ａとの間の距離ｄ１は、ステアリングシャフト２０の回転数を反映し、且つロータ３０の肉厚変化とは無関係の物理量として取り扱うことができる。このため、角度センサ１３は、実施例２で説明した方法と同じ方法によりステアリングシャフト２０の絶対角を求めることができる。
【００３９】
なお、説明の便宜上、図９には、加算器５１、及び信号処理回路５３を図示していないが、角度センサ１３は、加算器５１、及び信号処理回路５３を備えており、一対の磁気センサ４１，４２の検出信号は、加算器５１、及び信号処理回路５３に出力される点に留意されたい。また、角度センサ１３は、実施例２と同様に一対の磁気センサ４３，４４、及び加算器５２を更に備えてもよい。
【００４０】
実施例１で説明したように、一対の磁気センサ４１，４２の検出信号を加算して得られる和信号２０１に基づいてステアリングシャフト２０の回転角を求めるには、磁気センサ４１の出力変化特性と磁気センサ４２の出力変化特性とが同一になるように設計されている必要がある。ところが、距離ｄ１の変化量と磁気センサ４１の出力電圧Ｖ１の変化量との関係が線形性を維持できる範囲、及び距離ｄ２の変化量と磁気センサ４２の出力電圧Ｖ２の変化量との関係が線形性を維持できる範囲にはそれぞれセンサ特性上の上限があり、距離ｄ１の変化量及び距離ｄ２の変化量には、それぞれ実用上の上限値がある。差動ネジ機構７０によれば、一対の磁気センサ４１，４２とロータ３０との間の距離は、ステアリングシャフト２０の一回転あたりピッチＡ，Ｂの差分（Ａ−Ｂ）だけ変化するので、距離ｄ１の変化量及び距離ｄ２の変化量がそれぞれ実用上の上限値を超えない範囲内でロータ３０をＺ軸方向に微小送りすることができる。ピッチＡ，Ｂを狭ピッチに加工するには、機械加工精度の限界があるが、差動ネジ機構７０によれば、ピッチＡ，Ｂを狭ピッチに加工しなくても、ロータ３０のＺ軸方向への微小送りが可能となる。
【実施例４】
【００４１】
次に、図１１乃至図２０を参照しながら、実施例４に係わる角度センサ１４について説明する。実施例４に係わる角度センサ１４は、ステアリングシャフト２０の操舵トルク（軸トルク）及び操舵角（絶対角）を両方とも検出するための機構を備える点において実施例１に係わる角度センサ１１と相違し、その余の点において両者は共通する。以下、実施例１，４の相違点について中心に説明するものとし、重複説明を省略する。
【００４２】
まず、図１１乃至図１５を参照しながらステアリングシャフト２０の操舵トルクを検出するための機構について説明する。図１２に示すように、ステアリングシャフト２０は、所定の捩れ−トルク特性を有する弾性部材から成るトーションバー２３と、トーションバー２３の入力側に接続された入力軸２１と、トーションバー２３の出力側に接続された出力軸２２とを備える回転軸である。入力軸２１と出力軸２２とは、互いに同軸配置されているが、直接連結されておらず、トーションバー２３を介在して接続されている。入力軸２１は、ステアリングホイール（図示せず）に接続されており、ステアリングホイールの回転に同期して回転する。一方、出力軸２２は、車輪（図示せず）の転舵方向を制御するためのステアリングギア機構（図示せ）に接続される。入力軸２１及び出力軸２２には、後述する弾性カラー８０（図１３参照）をステアリングシャフト２０に取り付けるためのピン挿入孔２１Ａ及び２２Ａがそれぞれ形成されている。また、出力軸２２には、後述するキャリア支持部材３０３（図１１参照）を出力軸２２に取り付けるピン９３（図１１参照）を挿嵌するためのピン挿入孔２２Ｂが形成されている。
【００４３】
図１３は、弾性カラー８０の展開図を示している。弾性カラー８０は、ステアリングシャフト２０の軸芯方向に対して斜向する向きにその長手方向が形成されている複数の細長い弾性部材から成る弾性ヒンジ部８０Ａと、弾性ヒンジ部８０Ａの一端に接続される弾性部材８０１と、弾性ヒンジ部８０Ａの他端に接続される弾性部材８０２とを備える。弾性部材８０１は、弾性部材８０１を入力軸２１の全周に沿って巻き付けるように取り付けるための二つのピン挿通孔８０Ｂを備える。弾性部材８０２は、弾性部材８０２に形成された二つの開口部８０Ｅの開口平面にそれぞれアーム状に延出する二つの弾性ヒンジ部８０Ｄを備える。それぞれの弾性ヒンジ部８０Ｄは、弾性部材８０２を出力軸２２の全周に沿って巻き付けるように取り付けるためのピン挿通孔８０Ｃを備える。なお、二つのピン挿通孔８０Ｂは、入力軸２１の軸芯に関して１８０ｄｅｇの取り付け位相差を有するように形成されている。同様に、二つのピン挿通孔８０Ｃは、出力軸２２の軸芯に関して１８０ｄｅｇの取り付け位相差を有するように形成されている。図１１に示すように、弾性カラー８０は、ピン挿通孔８０Ｂを介してピン９１をピン挿入孔２１Ａに挿嵌し、更にピン挿通孔８０Ｃを介してピン９２をピン挿入孔２２Ａに挿嵌することによりステアリングシャフト２０の全周に沿って巻き付けられるように取り付けられる。弾性部材８０２には、ロータ３０が固定される。
【００４４】
さて、ステアリング操作に伴う入力軸２１の回転運動は、トーションバー２３を介して出力軸２２に伝達されるが、車輪と路面との間の摩擦により出力軸２２は入力軸２１の回転に遅れて回転し始めるので、トーションバー２３には軸芯回りの捩れ応力が発生する。すると、図１４に示すように、弾性ヒンジ部８０Ａ，８０Ｄは、トーションバー２３の捩れ応力の作用を受けて弾性変形する。上述の如く、弾性部材８０１はピン９１によって入力軸２１に固定され、弾性部材８０２はピン９２によって出力軸２２に固定されているため、トーションバー２３が軸芯回りに捩れると、弾性部材８０１，８０２はステアリングシャフト２０の軸芯回りに関して相対的にΔＸの捩れ変位を起し、弾性部材８０２はステアリングシャフト２０の軸芯方向にΔＺの変位を起こす。ロータ３０は、弾性部材８０２に固定されているため、ロータ３０にもΔＺの変位が生じる。ここで、ΔＺの値は、ステアリングシャフト２０の操舵トルクに依存して変化するため、ΔＺは操舵トルクを反映する物理量として取り扱うことができる。
【００４５】
図１１に示すように、一対の磁気センサ４１，４２は、ロータ３０を肉厚方向から挟むように対向配置されるため、一対の磁気センサ４１，４２のうち何れか一方の検出信号に基づいてΔＺを検出することができる。例えば、第一の主面３０Ａが曲面であり且つ第二の主面３０Ｂが平面である場合には、第二の主面３０Ｂに対向する磁気センサ４２の検出信号に基づいてΔＺを検出することができる。ステアリングシャフト２０に操舵トルクが加えられると、ロータ３０は、弾性カラー８０の弾性変形に伴い＋Ｚ方向に変位するため、磁気センサ４２とロータ３０との間の距離はΔＺだけ長くなる。このため、図１５に示すように、磁気センサ４２から出力される検出信号２０３は、ΔＶだけ低下する（但し、実線は操舵トルクが加わる前の検出信号を示し、破線は操舵トルクが加わった後の検出信号を示すものとする。）。操舵トルクとΔＶとの対応関係を予めデータテーブル（マップデータ）又は関数として求めておくことにより、ΔＶから操舵トルクを求めることができる。説明の便宜上、図１１には、加算器５１、加算器５２、及び信号処理回路５３を図示していないが、角度センサ１４は、加算器５１、加算器５２、及び信号処理回路５３を備える点に留意されたい。メモリ５４には、上述の操舵トルクとΔＶとの対応関係を示すデータテーブル（マップデータ）又は関数が記憶されており、信号処理回路５３は、データテーブル又は関数のうち何れか一方とΔＶとを比較することによりステアリングシャフト２０の操舵トルクを求める。
【００４６】
一方、第一の主面３０Ａが平面であり且つ第二の主面３０Ｂが曲面である場合には、第一の主面３０Ａに対向する磁気センサ４１の検出信号に基づいてΔＺを検出することができる。ステアリングシャフト２０に操舵トルクが加えられると、ロータ３０は、弾性カラー８０の弾性変形に伴い＋Ｚ方向に変位するため、磁気センサ４１とロータ３０との間の距離はΔＺだけ短くなる。このため、磁気センサ４１から出力される検出信号は、ΔＶだけ上昇する。信号処理回路５３は、データテーブル又は関数のうち何れか一方とΔＶとを比較することによりステアリングシャフト２０の操舵トルクを求めることができる。但し、第一の主面３０Ａ及び第二の主面３０Ｂが両方とも曲面である場合には、ΔＺの検出には不向きであるため、本実施例では、第一の主面３０Ａ及び第二の主面３０Ｂのうち何れか一方が曲面であり、且つ他方が平面であるものとする。
【００４７】
なお、弾性カラー８０の弾性変形に起因してロータ３０がＺ軸方向へ変位する場合、ロータ３０がＸＹ平面に対して傾くと、正確なトルク検出が困難になる。このため、第一の主面３０Ａが曲面であり且つ第二の主面３０Ｂが平面である場合には、第二の主面３０Ｂに対向配置される磁気センサ４２，４４からの検出信号の平均値に基づいてΔＺを求めるのが好ましい。一方、第一の主面３０Ａが平面であり且つ第二の主面３０Ｂが曲面である場合には、第一の主面３０Ａに対向配置される磁気センサ４１，４３からの検出信号の平均値に基づいてΔＺを求めるのが好ましい。なお、上述の説明では、磁気センサ４２，４４は、ステアリングシャフト２０の回転中心に関して９０度の位相差を有するように配置される例を示したが、第二の主面３０Ｂが平面である場合には、ステアリングシャフト２０の回転中心に関して、磁気センサ４２，４４を１８０度対向配置し、磁気センサ４２，４４の検出信号の平均値に基づいてΔＺを求めると、ロータ３０の面ブレを相殺できるので、面ブレによる検出誤差をより効果的に低減できる。
【００４８】
次に、図１１、図１６乃至図２０を参照しながらステアリングシャフト２０の絶対角を検出するための機構について説明する。図１１に示すように、角度センサ１４は、ステアリングシャフト２０の回転に連動して、一対の磁気センサ４１，４２と一対の磁気センサ４３，４４とのステアリングシャフト２０の軸芯回りの相対的な位置関係を変化させる不思議歯車機構３００を備える。図１７に示すように、角度センサ１４は、一対の磁気センサ４１，４２を保持する保持部材３０１と、一対の磁気センサ４２，４３を保持する保持部材３０２とを備える。出力軸２２には、キャリア３０３Ａを支持するキャリア支持部材３０３が固定される。キャリア３０３Ａは、遊星歯車３０４を回転自在に軸止する遊星軸３０３Ｂを支承し、ステアリングシャフト２０の回転に連動して遊星歯車３０４をステアリングシャフト２０の軸芯回りに公転させる。保持部材３０１は、遊星歯車３０４に噛合する固定太陽内歯車３０１Ａを備える。保持部材３０２は、遊星歯車３０４に噛合する可動太陽内歯車３０２Ａを備える。なお、説明の便宜上、図１７には、入力軸２１、トーションバー２３、ロータ３０、及び弾性カラー８０を図示していない点に留意されたい。図１６に示すように、ステアリングシャフト２０が回転すると、遊星歯車３０４は、固定太陽内歯車３０１Ａ及び可動太陽内歯車３０２Ａの両方に噛合しながら自転しつつ、ステアリングシャフト２０の軸芯回りに公転する。
【００４９】
ここで、図１７に示すように、保持部材３０１は、ボルト９４によって固定部材９９に固定される一方、保持部材３０２は、ステアリングシャフト２０の軸芯回りに回転自在に配置されている。固定太陽内歯車３０１Ａの歯数Ｎ１と、可動太陽内歯車３０２Ａの歯数Ｎ２とは、僅かに異なるように予め設計されているため（例えば、Ｎ１＝４５，Ｎ２＝４８）、ステアリングシャフト２０が一回転すると、保持部材３０２は歯数の差分（Ｎ２−Ｎ１）だけステアリングシャフト２０の軸芯回りに回転する。図１８は、ステアリングシャフト２０が中立位置にあるときの状態を示し、図１９は、ステアリングシャフト２０が中立位置から時計回りに一回転したときの状態を示す。図１８及び図１９において、符号１０５，１０６は、ステアリングシャフト２０の回転中心を通り、相互に直交する直線を示す。図１８及び図１９から理解できるように、ステアリングシャフト２０が中立位置から時計回りに一回転すると、保持部材３０２は、ステアリングシャフト２０の軸芯回りに関して時計回りにΔθの角度だけ変位する。
【００５０】
図２０は、一対の磁気センサ４１，４２から出力される二つの検出信号を加算処理して得られる和信号２０１と、一対の磁気センサ４３，４４から出力される二つの検出信号を加算処理して得られる和信号２０２とを示す。一対の磁気センサ４１，４２の位置は予め固定されているため、和信号２０１の波長λ１は不変である一方、一対の磁気センサ４３，４４の位置は、ステアリングシャフト２０の回転に連動してステアリングシャフト２０の軸芯回りに回転移動するため、和信号２０２の波長λ２は一対の磁気センサ４３，４４の回転移動に連動して変化する。ステアリングシャフト２０の全回転角度範囲（±９００ｄｅｇ）において、波長λ１の和信号２０１の電圧値と、波長λ２の和信号２０２の電圧値との組み合わせは、ステアリングシャフト２０の絶対角に一対一に対応する（但し、λ１≠λ２とする）。メモリ５４には、波長λ１の和信号２０１の電圧値と、波長λ２の和信号２０２の電圧値と、ステアリングシャフト２０の絶対角との組み合わせを示すデータテーブル（マップデータ）又は関数が記憶されており、信号処理回路５３は、データテーブル又は関数のうち何れか一方と和信号２０１，２０２とを比較することによりステアリングシャフト２０の絶対角を求める。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明に係わる角度センサは、回転軸の回転角を検出する用途に利用できる。
【符号の説明】
【００５２】
１１，１２，１３，１４…角度センサ
２０…ステアリングシャフト
３０…ロータ
３０Ａ…第一の主面
３０Ｂ…第二の主面
４１，４２，４３，４４…磁気センサ
５１，５２…加算器
５３…信号処理回路
５４…メモリ
６０…移動機構
６１…セレーション
７０…差動ネジ機構
２０１，２０２…和信号
２０３，２０４…検出信号
３００…不思議歯車機構
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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