(57)【要約】【課題】トルクセンサを他装置に容易に組み込めるようにする。【解決手段】２つの磁気式角度センサ６０，７０をそれぞれ転がり軸受１０，２０に固定することにより、磁石６１，７１と磁気センサ素子６２，７２の取り付け精度を予め良好に確保する。軸体４０を両転がり軸受１０，２０でハウジング３０に支持することにより、両磁気式角度センサ６０，７０の同心性も予め良好に確保する。両転がり軸受１０，２０の軸方向位置を軸受規制手段５０により、両磁気式角度センサ６０，７０の軸方向間隔も予め良好に確保する。これらにより、トルクに応じた軸体２０のねじれ角度を示す２か所の絶対回転角を両磁気式角度センサ６０，７０によって精度よく検出可能としたトルクセンサユニットに構成し、その軸体４０の両端部４２ａ，４２ｂを他装置のシャフト構成部品との接続に利用可能な外部露出部分とする。【選択図】図１
2015055560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の内輪及び第１の外輪を有する第１の転がり軸受と、
第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、
前記第１の外輪及び前記第２の外輪が嵌合されている内周部を有するハウジングと、
前記第１の内輪及び前記第２の内輪がそれぞれ一体回転可能に固定されている外周部、及び軸方向に向かって外部に露出している両端部を有する軸体と、
前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の軸方向位置を所定に制限している軸受規制手段と、
前記第１の転がり軸受に固定されており、前記軸体のねじれによって前記第１の内輪に生じる絶対回転角度を第１の出力信号に変換する第１の磁気式角度センサと、
前記第２の転がり軸受に固定されており、前記ねじれによって前記第２の内輪に生じる絶対回転角度を第２の出力信号に変換する第２の磁気式角度センサと、を備えているトルクセンサユニット。
【請求項２】
前記第１の磁気式角度センサが、前記第１の転がり軸受に対して前記第２の転がり軸受側に位置しており、
前記第２の磁気式角度センサが、前記第２の転がり軸受に対して前記第１の転がり軸受側に位置している請求項１に記載のトルクセンサユニット。
【請求項３】
前記軸受規制手段が、前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の軸受内部すきまを無くす予圧を行う請求項１又は２に記載のトルクセンサユニット。
【請求項４】
前記第１の磁気式角度センサ及び前記第２の磁気式角度センサのそれぞれが、円周方向に並んだ複数の磁極対からなる主尺磁石と、前記主尺磁石と同心円状に前記複数と異なる対数で並んだ磁極対からなる副尺磁石と、前記主尺磁石の磁束密度を検出する第１の磁気センサと、前記副尺磁石の磁束密度を検出する第２の磁気センサとを有する請求項１から３のいずれか１項に記載のトルクセンサユニット。
【請求項５】
前記第１の磁気式角度センサ及び前記第２の磁気式角度センサのそれぞれが、直径方向に磁化された円筒形磁石と、前記円筒形磁石の磁場の接戦方向成分を検出する第１の磁気センサと、前記磁場の半径方向成分を検出する第２の磁気センサとを有する請求項１から３のいずれか１項に記載のトルクセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シャフトに負荷されたトルクを測定するために用いるトルクセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、非接触方式のトルクセンサが車両のステアリング装置等で利用されている（例えば、特許文献１）。非接触方式のトルクセンサとして、絶対回転角度を検出可能な磁気式角度センサを２つ用いるものがある。これら磁気式角度センサは、それぞれシャフトと同心に配置される。各角度センサは、それぞれの軸方向位置における前記回転変位に応じた絶対回転角度を出力信号に変換する。トルクを負荷されたシャフトがねじれたとき、シャフト上には、相異なる軸心回りの回転変位を生じる２か所が存在する。これら２か所の回転変位をそれぞれ絶対回転角度として検出すれば、これらの出力差は、シャフトの前記２か所間でのねじれ角度を示すことになる。シャフトに負荷されたトルクと、そのねじれ角度との間には、シャフトの構造的仕様に基づいた相関性が存在する。したがって、前記出力差と既知の相関性に基づいて、シャフトに負荷されたトルクを間接的に測定することができる。すなわち、この方式のトルクセンサは、シャフトに負荷されたトルクを前記２か所の絶対回転角度に変換する検知器といえる。
【０００３】
磁気式角度センサとして、少なくとも１つの磁気センサと、少なくとも１つの磁石とを有するものがある。その磁石は、軸体のねじれ角度に応じた回転変位を生じるように軸体と同心に配置される。その回転変位に応じて、磁石の磁場が磁気センサに対して回転する。磁気センサは、その磁場の回転に伴う磁束密度の変化を電気信号に変換する。磁気式角度センサは、その電気信号から絶対回転角度に応じた出力信号を生成する。
【０００４】
このような磁気式角度センサの一例として、バーニヤ形が挙げられる。バーニヤ形のものは、円周方向に並んだ複数の磁極対からなる主尺磁石と、前記主尺磁石と同心円状に前記複数と異なる対数で並んだ磁極対からなる副尺磁石と、前記主尺磁石の磁束密度を検出する第１の磁気センサと、前記副尺磁石の磁束密度を検出する第２の磁気センサとを有する（特許文献２、非特許文献１）。
【０００５】
また、磁気式角度センサの別例として、前記第１の磁気式角度センサ及び前記第２の磁気式角度センサのそれぞれは、直径方向に磁化された円筒形磁石と、前記円筒形磁石の磁場の接戦方向成分を検出する第１の磁気センサと、前記磁場の半径方向成分を検出する第２の磁気センサとを有するものが挙げられる（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２８２１７２号公報
【特許文献２】欧州特許出願公開公報第２００６−２８２１７２号明細書
【特許文献３】特許第５０５９７７２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】株式会社ＮＴＮ、“ニュース”、“新技術情報”、“高度なモータ制御を可能にする『高精度磁気式角度センサ』を開発”、[ｏｎｌｉｎｅ]、２０１０年４月１４日、ＮＴＮ株式会社、[２０１３年８月２１日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.ntn.co.jp/japan/news/news_files/new_products/news201000022.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気式角度センサは、磁気センサによる磁束密度の検出結果に基づいて角度を求める。このため、磁石と磁気センサの取付誤差は、絶対回転角度の検出精度に大きく影響する。したがって、高精度の角度検出には、磁石と磁気センサの取り付けに正確さが要求される。さらに、トルクに応じた前記出力差を精度よく得るには、２つの磁気式角度センサの位置関係（同心性、軸方向間隔）を決める取付精度も要求される。
【０００９】
しかしながら、特許文献１のようなトルクセンサは、他装置に組み込むとき、他装置のシャフトを支持する軸受と別に磁石、磁気センサをそれぞれ他装置のシャフト側、静止側に精度よく取り付ける必要があり、それぞれ組み込むためのスペースを確保する必要がある。
【００１０】
そこで、この発明が解決しようとする課題は、トルクセンサを他装置に容易に組み込めるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を達成するため、この発明は、第１の内輪及び第１の外輪を有する第１の転がり軸受と、第２の内輪及び第２の外輪を有する第２の転がり軸受と、前記第１の外輪及び前記第２の外輪が嵌合されている内周部を有するハウジングと、前記第１の内輪及び前記第２の内輪がそれぞれ一体回転可能に固定されている外周部、及び軸方向に向かって外部に露出している両端部を有する軸体と、前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の軸方向位置を所定に制限している軸受規制手段と、前記第１の転がり軸受に固定されており、前記軸体のねじれによって前記第１の内輪に生じる絶対回転角度を第１の出力信号に変換する第１の磁気式角度センサと、前記第２の転がり軸受に固定されており、前記ねじれによって前記第２の内輪に生じる絶対回転角度を第２の出力信号に変換する第２の磁気式角度センサと、を備えているトルクセンサユニットに構成したものである。この発明において、「軸方向」とは、第１の転がり軸受及び第２の転がり軸受によってハウジングに支持される軸体の回転中心軸に沿った方向のことをいう。
【発明の効果】
【００１２】
内輪及び外輪を有する転がり軸受においては、磁気式角度センサの磁石を内輪と一体に回転するように取り付け、磁気センサを磁石に対する位置が変化しないように外輪に取り付けることが可能である。このように磁気式角度センサを転がり軸受に固定すれば、転がり軸受自体に与えられている内外輪の優れた位置決め性により、磁石と磁気センサの取り付け精度が予め良好に確保される。軸体を２個の転がり軸受でハウジングに支持すれば、軸体のねじれ角度に応じた出力差を得るのに必要な２つの磁気式角度センサをそれぞれ転がり軸受に固定することができる。軸体の外周部に対する両内輪の固定、及びハウジングの内周部に対する両外輪の嵌合により、両転がり軸受の同心性が良好に確保されるので、これらに固定されている２つの磁気式角度センサの同心性も予め良好に確保される。さらに、両転がり軸受の軸方向位置を軸受規制手段によって所定に制限すれば、これらに固定されている２つの磁気式角度センサの軸方向間隔も予め良好に確保される。トルクを負荷された軸体がねじれを生じる場合、外周部に固定されている各内輪がねじれに応じて回転し、対応の磁石も同じく回転し、磁気式角度センサが当該回転の絶対回転角度を出力信号に変換する。したがって、トルクに応じた軸体のねじれ角度を示す２か所の絶対回転角を２つの磁気式角度センサによって検出することができる。このように、両転がり軸受、軸体、ハウジング及び軸受規制手段によって、磁気式角度センサの磁石と磁気センサの取付及び２つの磁気式角度センサの位置関係が予め良好な精度で確保され、かつ一体に取り扱えるユニットになっており、このユニットにおいて軸体の両端部が軸方向に向かって外部に露出しているので、これら端部を適宜に他装置のシャフト構成部品との接続に利用し、軸体を他装置のシャフトの一部として組み込むことができる。すなわち、この発明は、他装置のシャフトを支持する軸受と別に磁石、磁気センサをそれぞれ他装置のシャフト側、静止側に精度よく取り付けることがないため、トルクセンサを他装置に容易に組み込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係るトルクセンサユニットの第１の実施例を示す半断面図
【図２】この発明に係るトルクセンサユニットの第２の実施例を示す半断面図
【図３】前記第２の実施例の主尺磁石と副尺磁石の磁極配置を示す正面図
【図４】この発明に係るトルクセンサユニットの第３の実施例を示す半断面図
【図５】前記第３の実施例の円筒形磁石と２つの磁気センサの位置関係を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
この発明において好ましい第１の実施形態は、前記第１の磁気式角度センサが、前記第１の転がり軸受に対して前記第２の転がり軸受側に位置しており、前記第２の磁気式角度センサが、前記第２の転がり軸受に対して前記第１の転がり軸受側に位置していることである。第１の実施形態によれば、軸体の支持に要する両転がり軸受の軸受スパンを活用して２つの磁気式角度センサをハウジングの内側に配置することができる。したがって、第１の実施形態によれば、同じ軸受スパンを確保するとしても、２つの磁気式角度センサを両転がり軸受に対して前記軸体の両端部側に配置する場合よりもトルクセンサユニットを軸方向にコンパクトにすることができる。
【００１５】
この発明において好ましい第２の実施形態は、前記軸受規制手段が、前記第１の転がり軸受及び前記第２の転がり軸受の軸内部すきまを無くす予圧を行うことである。両転がり軸受の軸受内部すきまを無くすことにより、磁気センサと磁石間の距離が一定に保たれるので、角度検出の精度が安定する。第２の実施形態の採否は、第１の実施形態の採否と無関係に決定できる事項である。
【００１６】
この発明において、前記磁気式角度センサは、軸体のねじれに応じた磁石の回転による磁束密度の変化を電気信号に変換し、その電気信号から絶対回転角度に応じた出力信号に変換する検知器であればよい。
【００１７】
例えば、この発明においては、前記第１の磁気式角度センサ及び前記第２の磁気式角度センサのそれぞれが、円周方向に並んだ複数の磁極対からなる主尺磁石と、前記主尺磁石と同心円状に前記複数と異なる対数で並んだ磁極対からなる副尺磁石と、前記主尺磁石の磁束密度を検出する第１の磁気センサと、前記副尺磁石の磁束密度を検出する第２の磁気センサとを有するものを採用することができる。
【００１８】
また、この発明においては、前記第１の磁気式角度センサ及び前記第２の磁気式角度センサの各磁気式角度センサとして、直径方向に磁化された円筒形磁石と、前記円筒形磁石の磁場の接戦方向成分を検出する第１の磁気センサと、前記磁場の半径方向成分を検出する第２のセンサとを有するものを採用することができる。
【実施例】
【００１９】
この発明の一実施例として、第１の実施例に係るトルクセンサユニット（以下、「このトルクセンサユニット受」と呼ぶ）を添付図面に基いて説明する。図１に示すように、このトルクセンサユニットは、第１の転がり軸受１０と、第２の転がり軸受２０と、ハウジング３０と、軸体４０と、軸受規制手段５０と、第１の磁気式角度センサ６０と、第２の磁気式角度センサ７０とを備えている。磁気式角度センサ６０は、転がり軸受１０に固定されている。磁気式角度センサ７０は、転がり軸受２０に固定されている。
【００２０】
転がり軸受１０，２０は、それぞれ内輪１１，２１と、外輪１２，２２と、内外輪間に介在する複数の転動体１３，２３とを有する。転がり軸受１０自体、転がり軸受２０自体に、内外輪１１，１２、内外輪２１，２２の位置決め性が与えられている。すなわち、内輪１１に対する外輪１２の許容変位の限界は、転がり軸受１０に設定されたアキシアル方向及びラジアル方向の軸受内部すきまによって決められている。内輪２１に対する外輪２２の許容変位の限界も、同様に転がり軸受２０の軸受内部すきまによって決められている。このトルクセンサユニットでは、転がり軸受１０，２０が同じ仕様の玉軸受に統一されている。また、転がり軸受１０，２０は、それぞれ非分離型軸受になっている。
【００２１】
ハウジング３０は、内周部３１を有する。内周部３１には、第１の外輪１２及び第２の外輪２２が嵌合されている。
【００２２】
軸体４０は、ハウジング３０の内周部に対向する外周部４１を有する。外周部４１には、第１の内輪１１及び第２の内輪２１がそれぞれ一体回転可能に固定されている。転がり軸受１０，２０が内周部３１及び外周部４１間に介在し、軸体４０をハウジング３０に支持している。転がり軸受１０，２０のそれぞれの軸受中心軸、外周部４１及び内周部３１は、同心に設定されている。
【００２３】
内輪１１の嵌め合い面と外周部４１の嵌め合い面４１ａ間の締め代によって、内輪１１が軸体４０のねじれに応じて外周部４１の嵌め合い面４１ａと一体に回転する固定が実現されている。内輪２１の嵌め合い面と外周部４１の嵌め合い面４１ｂ間の締め代によって、内輪２１が軸体４０のねじれに応じて外周部４１の嵌め合い面４１ｂと一体に回転する固定が実現されている。
【００２４】
また、軸体４０は、外周部４１の両側に端部４２ａ，４２ｂを有する。これら両端部４２ａ，４２ｂのうち、一方の端部４２ａは、軸方向一方に向かって外部に露出し、他方の端部４２ｂは、軸方向一方と反対の他方に向かって外部に露出している。両端部４２ａ，４２ｂは、適宜、他装置のシャフト構成部品１０１，１０２との接続に利用される。接続により、軸体４０は、シャフト構成部品１０１，１０２と同軸に他装置のシャフトを構成するものとなり、シャフト構成部品１０１，１０２によってトルクを負荷され、そのトルクに応じたねじれを生じる。例えば、特許文献１のステアリング装置に、このトルクセンサユニットを採用する場合、軸体４０が「トーションバー」に相当し、シャフト構成部品１０１が「ステアリング軸」に相当し、シャフト構成部品１０２が「ピニオン軸」に相当する。
【００２５】
軸受規制手段５０は、転がり軸受１０及び転がり軸受２０の軸方向位置を所定に制限している。この制限は、軸体４０に作られている輪溝５１ａ，５１ｂと、輪溝５１ａ，５１ｂに嵌着されている止め輪５２ａ，５２ｂと、ハウジング３０にねじ締結で固定されている蓋５３ａ，５３ｂと、ハウジング３０に作られている肩５４ａ，５４ｂと、蓋５３ａ，５３ｂの一方と外輪１２，２２の一方の間に介在している予圧力発生源５５とによって実現されている。
【００２６】
軸受規制手段５０は、転がり軸受１０及び転がり軸受２０の軸受内部すきまを無くす予圧を行う。予圧力発生源５５は、蓋５３ａ，５３ｂの一方と外輪１２，２２の一方の間に圧縮状態で組み込まれている弾性伸縮部からなる。予圧力発生源５５の弾性反発力は、軸受規制手段５０の他の構成要素によって軸方向に規制されている転がり軸受１０，２０の外輪１２，２２を軸方向に押す力として作用し、転がり軸受１０，２０の軸受内部すきまを無くす定位置予圧が実現されている。弾性伸縮部は、例えば、１又は複数のウェーブワッシャ、又は複数のコイルばねから構成することができる。
【００２７】
磁気式角度センサ６０，７０は、それぞれ軸体４０のねじれに応じた１つ以上の磁石６１，７１の回転による磁束密度の変化を１つ以上の磁気センサ素子６２，７２で電気信号に変換し、その電気信号から、内輪１１，２１の絶対回転角度に応じた第１の出力信号，第２の出力信号に変換する。このトルクセンサユニットでは、磁気式角度センサ６０，７０が同じ仕様のアブソリュートエンコーダに統一されている。磁石６１，７１は、軸受中心軸Ｃと同心のリング状の磁石ホルダ６３，７３に固着されている。磁石６１，７１は、磁石ホルダ６３，７３を内輪１１，２１に強制嵌合することによって、内輪１１と一体に回転し、かつ内輪１１に対して軸方向に動かないように内輪１１に取り付けられている。磁気センサ素子６２，７２は、回路基板６４，７４に固着されている。回路基板６４，７４は、軸受中心軸Ｃと同心のリング状のセンサカバー６５，７５に固着されている。センサカバー６５，７５は、軸受中心軸Ｃと同心のリング状の磁気シールド体と、磁気シールド体の内側に固着された絶縁ベースとを有する。回路基板６４，７４は、絶縁ベースに固着されている。磁気センサ素子６２，７２は、センサカバー６５，７５を外輪１２，２２に強制嵌合することによって、対応の磁石６１，７１に対する位置が変化しないように外輪１２，２２に取り付けられている。このような磁石６１，７１の内輪１１，２１に対する取り付けと、磁気センサ素子６２，７２の外輪１２，２２の取り付けにより、磁気式角度センサ６０，７０を転がり軸受１０，２０に固定することが実現されている。
【００２８】
転がり軸受１０、２０は、それぞれ片シール形軸受になっており、シール１４，２４の付いていない片側に磁気式角度センサ６０，７０が固定されている。センサカバー６５，７５と磁石ホルダ６３，７３は、ラビリンスシールとして機能するようになっている。
【００２９】
磁気式角度センサ６０は、転がり軸受１０に対して転がり軸受２０側に位置している。磁気式角度センサ７０は、転がり軸受２０に対して転がり軸受１０側に位置している。したがって、このトルクセンサユニットは、図示のように、軸体４０の支持に要する両転がり軸受１０，２０の軸受スパンを活用して磁気式角度センサ６０，７０をハウジング３０の内側に配置し、軸方向にコンパクトにすることができる。図示例と異なり、シール１４，２４と磁気式角度センサ６０，７０を逆側に変更することも可能だが、この変更を行う場合、磁気式角度センサ６０，７０の軸方向間隔をさらに大きくし、ハウジング３０の軸方向幅も大きくすることになる。
【００３０】
上述のように、転がり軸受１０，２０自体に軸受内部すきまに基づいて与えられている内外輪１１，２１，１２，２２の優れた位置決め性により、磁石６１，７１と磁気センサ素子６２，７２の取り付け精度が予め良好に確保される。また、軸体４０の外周部４１に対する両内輪１１，２１の固定、及びハウジング３０の内周部３１に対する両外輪１２，２２の嵌合により、両転がり軸受１０，２０の同心性が良好に確保されるので、これらに固定されている磁気式角度センサ６０，７０の同心性も予め良好に確保される。さらに、両転がり軸受１０，２０の軸方向位置が軸受規制手段５０によって所定に制限されるので、これらに固定されている磁気式角度センサ６０，７０の軸方向間隔も予め良好に確保される。トルクを負荷された軸体４０がねじれを生じる場合、外周部４１に固定されている各内輪１１，２１が、それぞれ嵌め合い面４１ａと、嵌め合い面４１ｂに現れたねじれに応じて回転する。対応の磁石６１，７１も同じく回転し、磁気式角度センサ６０，７０が当該回転の絶対回転角度を第１の出力信号，第２の出力信号に変換する。したがって、このトルクセンサユニットは、トルクに応じた軸体４０のねじれ角度を示す２か所の絶対回転角を、２つの磁気式角度センサ６０，７０によって検出することができる。このように、このトルクセンサユニットは、転がり軸受１０，２０、軸体４０、ハウジング３０及び軸受規制手段５０によって、磁気式角度センサ６０，７０の磁石６１，７１と磁気センサ素子６２，７２の取付及び２つの磁気式角度センサ６０，７０の位置関係が予め良好な精度で確保され、かつ一体に取り扱えるユニットになっており、このユニットにおいて軸体４０の両端部４２ａ，４２ｂが軸方向に向かって外部に露出しているので、これら端部４２ａ，４２ｂを適宜に他装置のシャフト構成部品１０１，１０２との接続に利用し、軸体４０を他装置のシャフトの一部として組み込むことができる。したがって、このトルクセンサユニットは、他装置のシャフトを支持する軸受と別に磁石、磁気センサをそれぞれ他装置のシャフト側、静止側に精度よく取り付けることがないため、トルクセンサを他装置に容易に組み込むことができる。
【００３１】
回路基板６４，７４と演算処理装置２００とがケーブル６６，７６で接続される。ケーブル６６，７６は、磁気式角度センサ６０，７０の入出力に使用される。磁気式角度センサ６０の前記第１の出力信号，磁気式角度センサ７０の前記第２の出力信号は、ケーブル６６，７６を通って演算処理装置２００に入力される。演算処理装置２００は、第１の出力信号と第２の出力信号から、磁気式角度センサ６０，７０の出力差を求める。演算処理装置２００は、記憶テーブル２０１を保持している。記憶テーブル２０１は、軸体４０にトルク無負荷のときの磁気式角度センサ６０，７０の出力差を基準とし、軸体４０に負荷されるトルク値と、磁気式角度センサ６０，７０の出力差とを紐付けた構造になっている。当該トルクの大きさと磁気式角度センサ６０，７０の出力差の相関性は、試験によって予め特定することができる。演算処理装置２００は、前記求めた磁気式角度センサ６０，７０の出力差からテーブル２０１を参照して、当該出力差に紐付けられているトルク値を求めることができる。例えば、演算処理装置２００が車両のＥＣＵのような他装置の制御処理部である場合、前記求めたトルク値に基づいてステアリング装置のモータ制御を行うことができる。また、演算処理装置２００がトルクメータの信号処理部である場合、前記求めたトルク値の表示を行う出力制御を行うことができる。
【００３２】
なお、軸受規制手段５０は、２つの磁気式角度センサ６０，７０の軸方向間隔を軸体４０のねじれ角度の検出に支障がない範囲内に転がり軸受１０及び転がり軸受２０の軸方向位置を制限することができる限り、公知の軸受取付け構造を適宜に採用することができる。また、軸体４０をハウジング３０に対してラジアル方向及び両方向（図中左右の両方向）のアキシアル方向に支持してトルクセンサユニットとして一体に取り扱える限り、軸受規制手段５０、転がり軸受１０，２０の仕様は問わないし、両軸受を同一仕様に統一する必要もない。軸体４０の支持性能を向上させるために他の転がり軸受を追加してもよい。
【００３３】
また、このトルクセンサユニットは、転がり軸受１０，２０の軸受内部すきまを無くす軸受規制手段５０の予圧により、磁気センサ素子６２，７２と磁石６１，７１間の距離が一定に保たれるので、角度検出の精度が安定する。
【００３４】
なお、軸受規制手段５０に予圧機能をもたせる場合、軸受内部すきまを無くすことができる限り、適宜の予圧構造を採用することができる。このトルクセンサユニットの許容使用範囲にある限り、温度変化等による軸体４０、ハウジング３０の伸縮が生じても、軸受内部すきまを０又は負の状態に保つことが好ましい。磁気式角度センサ６０，７０の検出に支障がない限り、予圧機能をもたない軸受規制手段を採用することもできる。
【００３５】
第２の実施例は、第１の実施例に示した両磁気式角度センサのそれぞれに代えて、別例の磁気式角度センサを採用した点で相違するものである。以下、相違点のみを述べる。図２、図３に示すように、第２の実施例の磁気式角度センサ３００は、主尺磁石３０１と、副尺磁石３０２と、第１の磁気センサ３０３と、第２の磁気センサ３０４とを有する。主尺磁石３０１は、円周方向に並んだ複数の磁極対からなる。副尺磁石３０２は、主尺磁石３０１と同心円状に前記複数と異なる対数で並んだ磁極対からなる。主尺磁石３０１，副尺磁石３０２のうち、一方について、１つのＮ極と１つのＳ極からなる磁極対の数をＮとしたとき、他方について、磁極対の数をＮ−１またはＮ＋１にすることにより、バーニヤの原理を実現することができる。磁気センサ３０３は、主尺磁石３０１の磁束密度を検出する。磁気センサ３０４は、副尺磁石３０２の磁束密度を検出する。磁気センサ３０３，３０４は、それぞれアレイ素子３０５の構成要素になっている。アレイ素子３０５は回路基板３０６と共に樹脂ケース３０７内に挿入した後に樹脂モールドされ、この樹脂ケース３０７は金属ケース３０８を介して外輪１２に固定される。主尺磁石３０１及び副尺磁石３０２は１つの円環状成形体からなり、芯金３０９に固定されている。芯金３０９は、内輪１１の外径面に固定されている。磁気センサ３０３，３０４は、それぞれ主尺磁石３０１，副尺磁石３０２の相対する位置に配置されている。
【００３６】
主尺磁石３０１が内輪１１と一体に回転するとき、主尺磁石３０１の磁場は、磁気センサ３０３にとって、内輪１１の回転変位に応じて磁束密度が正弦波状に変化する第１の磁気信号になる。このとき、同じく一体に回転する副尺磁石３０２の磁場は、磁気センサ３０４にとって、内輪１１の回転変位に応じて磁束密度が前記第１の磁気信号よりも周期の短い正弦波状に変化する第２の磁気信号になる。磁気センサ３０３は、第１の磁気信号を電気のセンサ信号に変換する。磁気センサ３０４は、第２の磁気信号を電気のセンサ信号に変換する。磁気センサ３０３，３０４のセンサ信号間のずれ量が内輪１１の回転位置により変化する。このずれ量から、特許文献２に開示されているバーニヤ原理を用いて回転位置(角度)を精度良く求めることができる。すなわち、磁気式角度センサ３００は、磁気センサ３０３，３０４でそれぞれ前記第１の磁気信号，第２の磁気信号を検出することにより、両磁気信号の位相差で絶対回転角度を算出し出力するバーニヤ形になっている。
【００３７】
なお、図示例は主尺磁石３０１，副尺磁石３０２の着磁面を軸方向に構成しているが、主尺磁石３０１，副尺磁石３０２を円環状にし、その外径面に２列の多極対を着磁し、その相対する位置に磁気センサ３０３，３０４を配し、着磁面と磁気センサ３０３，３０４を径方向に配置することも可能である。
【００３８】
第３の実施例は、第１の実施例，第２の実施例に示した両磁気式角度センサのそれぞれに代えて、別例の磁気式角度センサを採用した点で相違するものである。以下、相違点のみを述べる。図４、図５に示すように、第３の実施例の磁気式角度センサ４００は、直径方向に磁化された円筒形磁石４０１と、円筒形磁石４０１の磁場の接戦方向成分（矢線Ｘ方向の成分）を検出する第１の磁気センサ４０１と、前記磁場の半径方向（矢線Ｙ方向の成分）を検出する第２の磁気センサ４０２とを有する。
【００３９】
磁気センサ４０２，４０３は、それぞれアレイ素子４０４の構成要素になっている。円筒形磁石４０１は、直径方向に異方性をもって成形された円筒状磁性体に対し、直径方向にＮ、Ｓ各１極が着磁されたものとなっている。磁気センサ４０２，４０３は、実質的に同じ位置で円筒形磁石４０１の外径面と相対するように配置されている。
【００４０】
円筒形磁石４０１が内輪１１と一体に回転すると、磁気センサ４０２は、円筒形磁石４０１の磁場の接線方向成分の変化を電気のセンサ信号に変換する。磁気センサ４０３は、円筒形磁石４０１の磁場の径方向成分の変化を電気のセンサ信号に変換する。磁気センサ４０２のセンサ信号と磁気センサ４０３のセンサ信号は、９０°位相のずれた正弦波形になる。アレイ素子４０４は、これら両センサ信号からタンジェントを算出し、その逆関数を計算して回転角度位置を出力することができる。このような、磁気式角度センサ４００として、例えば、特許文献３に開示された磁気式角度センサを採用することができる。
【００４１】
この発明の技術的範囲は、上述の各実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載に基く技術的思想の範囲内での全ての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００４２】
１０，２０  転がり軸受
１１，２１  内輪
１２，２２  外輪
３０  ハウジング
３１  内周部
４０  軸体
４１  外周部
４２ａ，４２ｂ  両端部
５０  軸受規制手段
５１ａ，５１ｂ  輪溝
５２ａ，５２ｂ  止め輪
５３ａ，５３ｂ  蓋
５４ａ，５４ｂ  肩
５５  予圧力発生源
６０，７０，３００，４００  磁気式角度センサ
６１，７１  磁石
６２，７２  磁気センサ素子
３０１  主尺磁石
３０２  副尺磁石
３０３，３０４，４０１，４０２  磁気センサ
４０１  円筒形磁石
【図１】
2015055560.tif 000003
【図２】
2015055560.tif 000004
【図３】
2015055560.tif 000005
【図４】
2015055560.tif 000006
【図５】
2015055560.tif 000007