(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、
内外を連通する連通孔と当該連通孔の孔方向と交差する方向に開口する開口部とを有する第１の部材と、当該第１の部材に取り付けられることで当該開口部を覆う第２の部材とを備え、前記センサを収納するハウジングと、
前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、
前記ハウジングの前記連通孔に嵌合されるとともに、前記電線を保持する電線保持部材と、
前記ハウジングの前記第１の部材の前記連通孔の開口部を覆う覆い部材と、
を備え、
前記ハウジングの前記第２の部材および前記覆い部材のいずれか一方には凸部が他方には凹部が設けられており、当該第２の部材が前記第１の部材に取り付けられる際に当該凸部と凹部とは嵌合されることを特徴とする相対角度検出装置。
【請求項２】
前記ハウジングの前記第２の部材および前記覆い部材のいずれか一方に設けられる前記凸部は、前記連通孔の孔方向と垂直な面を有する板状の部位であることを特徴とする請求項１に記載の相対角度検出装置。
【請求項３】
前記覆い部材は、前記ハウジングの前記第１の部材の前記連通孔に挿入される被挿入部を有し、当該覆い部材に設けられる前記凸部または前記凹部は、当該連通孔の孔方向には当該被挿入部と重なる位置に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の相対角度検出装置。
【請求項４】
前記電線保持部材は、前記電線との間に塗布された接着剤による接着力にて当該電線を保持することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の相対角度検出装置。
【請求項５】
互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、
内外を連通する連通孔と当該連通孔の孔方向と交差する方向に開口する開口部とを有する第１の部材と、当該第１の部材に取り付けられることで当該開口部を覆う第２の部材とを備え、前記センサを収納するハウジングと、
前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、
前記ハウジングの前記連通孔に嵌合されるとともに、前記電線を保持する電線保持部材と、
前記ハウジングの前記第１の部材の前記連通孔の開口部を覆う覆い部材と、
を備え、
前記ハウジングの前記第２の部材および前記覆い部材のいずれか一方には凸部が他方には凹部が設けられており、当該第２の部材が前記第１の部材に取り付けられる際に当該凸部と凹部とは嵌合されることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対角度検出装置および電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度を検出する装置が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の装置は、トーションバーにより同軸的に連結された第１の回転体及び第２の回転体が有する磁気回路形成部材の外周りに軸線方向へ離隔して配置され、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める２つの集磁環と、各集磁環が集めた磁束の密度に基づいて第１の回転体に加わったトルクを検出する検出部と、集磁環及び検出部を保持し、且つ外周部にハウジングに取着される取着部を有する保持環と、検出部に接続された導線とを備えている。そして、検出部は集磁環の凸片間に発生する磁束密度の変化に応じて検出信号が変わるように構成されており、その検出信号は導線を介してマイクロプロセッサを用いてなる制御部に与えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８７５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ハウジング内に収納されるセンサ（検出部）と、センサからの検出信号が与えられるとともにハウジング外に配置される装置とが電線（導線）にて接続される構成である場合、ハウジング外において電線に力が作用したとしても、ハウジング内の電線の端部に大きな力が及ぶおそれがある。そして、例えば電線の端部がコネクタに連結され、コネクタが接続端子に差し込まれている場合、ハウジング内の電線の端部に大きな力が及ぶと、コネクタから電線が脱落したり、コネクタが差し込まれた接続端子が折れたりしてしまうおそれがある。
【０００５】
これに対して、例えば板金で形成されたプレートをハウジングの外側に配置することで、ハウジングに形成された貫通孔に挿入されたグロメットの抜け止めと、電線の支持とを行うことも考えられる。しかしながら、かかる構成において、ハウジングがアルミニウム製である場合には、プレートとハウジングとの間に電気化学的腐蝕が生じることに起因してグロメットが脱落するおそれがある。また、プレートをハウジングの外側に配置する分の組立て工数が増加してしまう。
本発明は、ハウジング外において電線に力が作用したとしてもハウジング内の電線の端部に大きな力が及ばないようにすることを簡易な構成で実現する装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる目的のもと、本発明は、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、内外を連通する連通孔と当該連通孔の孔方向と交差する方向に開口する開口部とを有する第１の部材と、当該第１の部材に取り付けられることで当該開口部を覆う第２の部材とを備え、前記センサを収納するハウジングと、前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、前記ハウジングの前記連通孔に嵌合されるとともに、前記電線を保持する電線保持部材と、前記ハウジングの前記第１の部材の前記連通孔の開口部を覆う覆い部材と、を備え、前記ハウジングの前記第２の部材および前記覆い部材のいずれか一方には凸部が他方には凹部が設けられており、当該第２の部材が前記第１の部材に取り付けられる際に当該凸部と凹部とは嵌合されることを特徴とする相対角度検出装置である。
【０００７】
ここで、前記ハウジングの前記第２の部材および前記覆い部材のいずれか一方に設けられる前記凸部は、前記連通孔の孔方向と垂直な面を有する板状の部位であるとよい。
また、前記覆い部材は、前記ハウジングの前記第１の部材の前記連通孔に挿入される被挿入部を有し、当該覆い部材に設けられる前記凸部または前記凹部は、当該連通孔の孔方向には当該被挿入部と重なる位置に配置されているとよい。
また、前記電線保持部材は、前記電線との間に塗布された接着剤による接着力にて当該電線を保持するとよい。
【０００８】
他の観点から捉えると、本発明は、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、内外を連通する連通孔と当該連通孔の孔方向と交差する方向に開口する開口部とを有する第１の部材と、当該第１の部材に取り付けられることで当該開口部を覆う第２の部材とを備え、前記センサを収納するハウジングと、前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、前記ハウジングの前記連通孔に嵌合されるとともに、前記電線を保持する電線保持部材と、前記ハウジングの前記第１の部材の前記連通孔の開口部を覆う覆い部材と、を備え、前記ハウジングの前記第２の部材および前記覆い部材のいずれか一方には凸部が他方には凹部が設けられており、当該第２の部材が前記第１の部材に取り付けられる際に当該凸部と凹部とは嵌合されることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、ハウジング外において電線に力が作用したとしても、ハウジング内の電線の端部に大きな力が及ばないようにすることを、簡易な構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態に係る検出装置を適用した電動パワーステアリング装置の断面図である。
【図２】実施の形態に係る検出装置の斜視図である。
【図３】薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。
【図４】図３の状態で、磁界強度を変化させた場合の、磁界強度と薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
【図５】薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。
【図６】磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
【図７】（ａ）は、規定磁界強度以上の磁界強度で磁界の方向を検出する原理を利用するＭＲセンサの一例を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＭＲセンサの構成を等価回路で示した図である。
【図８】磁石が直線運動するときの磁界方向の変化とＭＲセンサの出力との関係を示す図である。
【図９】ＭＲセンサの他の例を示す図である。
【図１０】磁石の運動方向を検知するのに用いる出力の組み合わせの一例を示す図である。
【図１１】ＭＲセンサの配置の例を示す図である。
【図１２】ＭＲセンサの他の例を示す図である。
【図１３】本実施の形態に係るハーネスコンプの外観図である。
【図１４】グロメットおよびキャップの概略構成図である。
【図１５】（ａ）は、第２ハウジングおよび第３ハウジングの概略構成図である。（ｂ）は、ハーネスコンプがハウジングに装着された状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る検出装置１０を適用した電動パワーステアリング装置１００の断面図である。図２は、実施の形態に係る検出装置１０の斜視図である。なお、図２においては、構成を分かり易くするために後述するベース５０およびフラットケーブルカバー６０の一部は省略して示している。
【００１２】
電動パワーステアリング装置１００は、同軸的に回転する第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０とを備えている。第１の回転軸１１０は、例えばステアリングホイールが連結される回転軸であり、第２の回転軸１２０は、トーションバー１３０を介して第１の回転軸１１０に同軸的に結合されている。そして、第２の回転軸１２０に形成されたピニオン１２１が、車輪に連結されるラック軸（不図示）のラック（不図示）と噛み合っており、第２の回転軸１２０の回転運動がピニオン１２１，ラックを介してラック軸の直線運動に変換され、車輪が操舵される。
【００１３】
また、電動パワーステアリング装置１００は、第１の回転軸１１０および第２の回転軸１２０を回転可能に支持するハウジング１４０を備えている。ハウジング１４０は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム（以下、「車体」と称する場合もある。）に固定される部材であり、第１ハウジング１５０、第１の部材の一例としての第２ハウジング１６０および第２の部材の一例としての第３ハウジング１７０から構成される。
第１ハウジング１５０は、第２の回転軸１２０を回転可能に支持する軸受け１５１を、第２の回転軸１２０の回転軸方向（以下、単に「軸方向」と称する場合もある。）の一方の端部側（図１においては下側）に有し、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）が開口した部材である。
【００１４】
第２ハウジング１６０は、軸方向の両端部が開口した部材であり、その軸方向の一方の端部側の開口部１６０ａと他方の端部側の開口部１６０ｂとを有する。一方の端部側の開口部１６０ａが第１ハウジング１５０における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置される。そして、第２ハウジング１６０は、例えばボルトなどにより第１ハウジング１５０に固定される。第２ハウジング１６０の側面には、内外を連通する連通孔１６１が形成されている。連通孔１６１は、軸方向に垂直な方向に延びるように形成されている。また、連通孔１６１を形成する周囲の壁１６３における第３ハウジング１７０側の面（図１５においては上側の面（上面））には、この上面から凹んだ溝部１６４（図１５参照）が形成されている。溝部１６４は、半月柱状であり、柱方向（連通孔１６１の孔方向）に垂直な面である２つの垂直面１６４ａを有する。
【００１５】
第３ハウジング１７０は、第１の回転軸１１０を回転可能に支持する軸受け１７１を、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）に有し、軸方向の一方の端部側（図１においては下側）に開口部１７０ａを有する。そして、軸方向の一方の端部側の開口部１７０ａが第２ハウジング１６０における軸方向の他方の端部側の開口部１６０ｂと対向するように配置されるとともに、例えばボルトなどにより第２ハウジング１６０に固定される。また、第３ハウジング１７０は、第２ハウジング１６０との締結面から外側に第２ハウジング１６０の連通孔１６１の孔方向に延出する直方体状の延出部１７２を有している（図１５参照）。この延出部１７２における第２ハウジング１６０側の面には、この面から凹んだ凹部１７３が形成されている（図１５参照）。凹部１７３は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の孔方向と直交する方向に直線状に延びている。
【００１６】
また、電動パワーステアリング装置１００は、例えば圧入などにより第２の回転軸１２０に固定されたウォームホイール１８０と、このウォームホイール１８０と噛み合うウォームギヤ１９１が出力軸に連結されるとともに第１ハウジング１５０に固定される電動モータ１９０とを備えている。
また、電動パワーステアリング装置１００は、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する検出装置１０と、この検出装置１０からの出力値に基づいて電動モータ１９０の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００とを備えている。
【００１７】
ＥＣＵ２００は、各種演算処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭと、を用いて、検出装置１０からの出力値を基に第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度を演算する相対角度演算部２１０を備えている。
検出装置１０については、後で詳述する。
【００１８】
以上のように構成された電動パワーステアリング装置１００においては、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクが第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度として現れることに鑑み、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に基づいて操舵トルクを把握する。つまり、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度を検出装置１０にて検出し、検出装置１０からの出力値に基づいてＥＣＵ２００が操舵トルクを把握し、把握した操舵トルクに基づいて電動モータ１９０の駆動を制御する。そして、電動モータ１９０の発生トルクをウォームギヤ１９１、ウォームホイール１８０を介して第２の回転軸１２０に伝達する。これにより、電動モータ１９０の発生トルクが、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする。
【００１９】
以下に、検出装置１０について詳述する。
検出装置１０は、第１の回転軸１１０に取り付けられる磁石２０と、この磁石２０の磁場（磁石２０から発生される磁界）に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する相対角度センサ３０と、この相対角度センサ３０を実装するプリント基板４０と、を備えている。また、検出装置１０は、第２の回転軸１２０に取り付けられるとともにプリント基板４０を支持するベース５０と、後述するフラットケーブル７０を収納する有底円筒状のフラットケーブルカバー６０と、を備えている。また、検出装置１０は、一方の端部がプリント基板４０に設けられた端子に接続されるとともに、他方の端部がフラットケーブルカバー６０に固定された端子に接続されるフラットケーブル７０と、フラットケーブルカバー６０に固定された端子とＥＣＵ２００とを接続するハーネスコンプ３００と、を備えている。
【００２０】
磁石２０は、円筒（ドーナツ）状であり、その内側に第１の回転軸１１０が嵌合され、この第１の回転軸１１０と共に回転する。そして、第１の回転軸１１０の円周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに円周方向に着磁されている。
相対角度センサ３０は、第１の回転軸１１０の回転半径方向には磁石２０の外周面の外側であり、第１の回転軸１１０の軸方向には磁石２０が設けられた領域内となるように配置されている。本実施の形態に係る相対角度センサ３０は、磁界によって抵抗値が変化することを利用した磁気センサであるＭＲセンサ（磁気抵抗素子）である。そして、この相対角度センサ３０が、磁石２０の磁場（磁石２０から発生される磁界）に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力することで、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度を検出する。この相対角度センサ３０および相対回転角度の検出手法については後で詳述する。
【００２１】
プリント基板４０は、第１の回転軸１１０の回転半径方向には磁石２０の外周面の外側に配置されるように、例えばボルトなどによりベース５０に固定される。
ベース５０は、円盤状の部材であり、第２の回転軸１２０に嵌合され、この第２の回転軸１２０と共に回転する。
フラットケーブルカバー６０は、有底円筒状の部材であり、ハウジング１４０に固定される。フラットケーブルカバー６０をハウジング１４０に固定する態様としては、以下の態様を例示することができる。すなわち、フラットケーブルカバー６０の外周面に、円周方向に等間隔に複数個（本実施の形態においては９０度間隔に４個）の凸部６１を、外側に延出するように形成する。一方、ハウジング１４０の第１ハウジング１５０に、凸部６１が嵌合される凹部１５１を、凸部６１と同数個形成する。そして、フラットケーブルカバー６０の凸部６１を第１ハウジング１５０に形成した凹部１５１に嵌合することで、第２の回転軸１２０の回転方向の位置決めを行う。そして、第２ハウジング１６０でフラットケーブルカバー６０の上面を押さえることで軸方向の位置決めを行う。あるいは、フラットケーブルカバー６０を、例えばボルトなどにより第１ハウジング１５０または第２ハウジング１６０に固定してもよい。
【００２２】
フラットケーブル７０は、一方の端部がプリント基板４０の端子４１に接続されるとともに他方の端部がフラットケーブルカバー６０の内側に設けられた接続端子６２に接続されて、ベース５０における軸方向の一方の端面とフラットケーブルカバー６０の内側とで形成される空間内に、渦状に巻かれた状態で収納される。そして、フラットケーブル７０は、軸方向の他方の端部側から見た場合に、図２に示すように、右方向に巻かれており、ステアリングホイール、言い換えれば第１の回転軸１１０および第２の回転軸１２０が右方向に回転された場合には、一方の端部が第２の回転軸１２０の回転に従って右方向に回転するので、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が増加する。他方、ステアリングホイールが左方向に回転された場合には、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が減少する。
ハーネスコンプ３００は、相対角度センサ３０からの出力信号をＥＣＵ２００に伝送する機能を有する。このハーネスコンプ３００については後で詳述する。
【００２３】
以下に、本実施の形態に係る相対角度センサ３０について説明する。
本実施の形態に係る相対角度センサ３０は、磁場（磁界）によって抵抗値が変化することを利用したＭＲセンサ（磁気抵抗素子）である。
【００２４】
先ず、ＭＲセンサの動作原理について説明する。
ＭＲセンサは、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ−Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されており、その薄膜強磁性金属の抵抗値は、特定方向の磁界の強度に応じて抵抗値が変化する。
【００２５】
図３は、薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。図４は、図３の状態で、磁界強度を変化させた場合の、磁界強度と薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
図３に示すように、基板の上に矩形状に形成した薄膜強磁性金属に、矩形の長手方向、つまり図中Ｙ方向に電流を流す。一方、磁界Ｈを、電流方向（Ｙ方向）に対して垂直方向（図中Ｘ方向）に印加し、その状態で、磁界の強さを変更する。このときに、薄膜強磁性金属の抵抗値がどのように変化するかを示したのが図４である。
【００２６】
図４に示すように、磁界の強さを変化させたとしても、無磁界（磁界強度ゼロ）時からの抵抗値変化は最大で約３％となる。
以下では、抵抗値変化量(ΔＲ)が、近似的に「ΔＲ∝Ｈ２」の式で表すことができる領域外を「飽和感度領域」と称す。そして、飽和感度領域においては、ある磁界強度（以下、「規定磁界強度」と称す。）以上になると３％の抵抗値変化は変わらない。
【００２７】
図５は、薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。図６は、磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
図５のように、矩形状に形成した薄膜強磁性金属の矩形の長手方向、つまり図中Ｙ方向に電流を流し、磁界の方向として電流方向に対して角度変化θを与える。このとき、磁界の向きに起因する薄膜強磁性金属の抵抗値の変化を知るために、印加する磁界強度は、磁界強度に起因しては抵抗値が変化しない上述した規定磁界強度以上とする。
【００２８】
図６（ａ）に示すように、抵抗変化量は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０度、２７０度）の時に最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０度、１８０度）の時に最小となる。かかる場合の抵抗値の最大の変化量をΔＲとすると、薄膜強磁性金属の抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分として変化し、式（１）のように示され、図６（ｂ）に示すようになる。
Ｒ＝Ｒ０−ΔＲｓｉｎ２θ・・・（１）
ここで、Ｒ０は、規定磁界強度以上の磁界を電流方向と平行（θ＝０度あるいは１８０度）に印加した場合の抵抗値である。
式（１）により、規定磁界強度以上の磁界の方向は、薄膜強磁性金属の抵抗値を把握することで検出することができる。
【００２９】
次に、ＭＲセンサの検出原理について説明する。
図７（ａ）は、規定磁界強度以上の磁界強度で磁界の方向を検出する原理を利用するＭＲセンサの一例を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＭＲセンサの構成を等価回路で示した図である。
図７（ａ）に示すＭＲセンサの薄膜強磁性金属は、縦方向が長くなるように形成された第１のエレメントＥ１と横方向が長くなるように形成された第２のエレメントＥ２とが直列に配置されている。
【００３０】
かかる形状の薄膜強磁性金属においては、第１のエレメントＥ１に対して最も大きな抵抗値変化を促す垂直方向の磁界は、第２のエレメントＥ２に対し最小の抵抗値変化の磁界方向となる。そして、第１のエレメントＥ１の抵抗値Ｒ１は式（２）、第２のエレメントＥ２の抵抗値Ｒ２は式（３）で与えられる。
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｓｉｎ２θ・・・（２）
Ｒ２＝Ｒ０−ΔＲｃｏｓ２θ・・・（３）
【００３１】
図７（ａ）に示すようなエレメント構成のＭＲセンサの等価回路は図７（ｂ）に示すようになる。
図７に示すように、第１のエレメントＥ１の、第２のエレメントＥ２と接続されていない方の端部をグランド（Ｇｎｄ）とし、第２のエレメントＥ２の、第１のエレメントＥ１と接続されていない方の端部の出力電圧をＶｃｃとした場合に、第１のエレメントＥ１と第２のエレメントＥ２との接続部の出力電圧Ｖｏｕｔは式（４）で与えられる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｖｃｃ…（４）
【００３２】
式（４）に、式（２）、（３）を代入し整理すると、式（５）の通りとなる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｃｃ／２＋α×ｃｏｓ２θ…（５）
ここで、αは、α＝（ΔＲ／（２（２×Ｒ０−ΔＲ）））×Ｖｃｃである。
式（５）により、磁界の方向は、Ｖｏｕｔを検出することで把握することができる。
【００３３】
図８は、磁石が直線運動するときの磁界方向の変化とＭＲセンサの出力との関係を示す図である。
図８（ａ）に示すように、Ｎ極とＳ極が交互に配列された磁石に対して、図７に示したＭＲセンサを、規定磁界強度以上の磁界強度が印加されるギャップ（磁石とＭＲセンサとの距離）Ｌで、かつ磁界の方向変化がＭＲセンサのセンサ面に寄与するように配置する。
【００３４】
そして、磁石を、図８（ｃ）に示した、Ｎ極中心からＳ極中心までの距離（以下、「着磁ピッチ」と称する場合もある。）λ分、図８（ａ）に示すように左方向に移動させる。かかる場合、ＭＲセンサには、磁石の位置に応じて図８（ｃ）に示した矢印の向きの磁界が印加されることとなり、磁石が着磁ピッチλを移動したとき、センサ面では磁界の方向が１／２回転する。ゆえに、第１のエレメントＥ１と第２のエレメントＥ２との接続部の出力電圧Ｖｏｕｔの波形は、式（５）に示した「Ｖｏｕｔ＝Ｖｃｃ／２＋α×ｃｏｓ２θ」より、図８（ｄ）に示すように１周期の波形となる。
【００３５】
図９は、ＭＲセンサの他の例を示す図である。
図７に示したエレメント構成の代わりに図９（ａ）に示すようなエレメント構成にすれば、図９（ｂ）に示すように、一般的に知られているホイートストン・ブリッジ（フルブリッジ）の構成にすることができる。ゆえに、図９（ａ）に示すエレメント構成のＭＲセンサを用いることにより検出精度を高めることが可能となる。
【００３６】
磁石の運動の方向を検出する手法について説明する。
図６に示した磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係および式（１）「Ｒ＝Ｒ０−ΔＲｓｉｎ２θ」からすると、図５で見た場合に、磁界の向きを電流の方向に対して時計回転方向に回転させても反時計回転方向に回転させても薄膜強磁性金属の抵抗値は同じである。ゆえに、薄膜強磁性金属の抵抗値を把握できても磁石の運動の方向は把握できない。
【００３７】
図１０は、磁石の運動方向を検知するのに用いる出力の組み合わせの一例を示す図である。図１０のように１／４周期の位相差を持った２つの出力を組み合わせることで磁石の運動方向の検知が可能となる。これらの出力を得る為には、図８で示す（ｉ）と（ｉｉ）又は（ｉ）と（ｉｖ）の位相関係となるように、二つのＭＲセンサを配置すればよい。
図１１は、ＭＲセンサの配置の例を示す図である。図１１に示すように２つのＭＲセンサを重ね、一方のセンサを他方のセンサに対して４５度傾けて配置することも好適である。
【００３８】
図１２は、ＭＲセンサの他の例を示す図である。図１２（ａ）に示すように、２組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに４５度傾けて一つの基板上に形成し、図１２（ｂ）に示すような等価回路となるエレメント構成にすることも好適である。これにより、一つのＭＲセンサで、図１２（ｃ）に示すように、正確な正弦波、余弦波の出力が可能となる。それゆえ、図１２に示すエレメント構成のＭＲセンサの出力値により、ＭＲセンサに対する磁石の運動方向及び運動量を把握することができる。
【００３９】
上述したＭＲセンサの特性に鑑み、本実施の形態に係る検出装置１０においては、相対角度センサ３０として、図１２に示すエレメント構成のＭＲセンサを用いる。相対角度センサ３０は、上述したように、磁石２０の外周面に対して垂直に配置され、第２の回転軸１２０の軸方向の位置は、磁石２０の領域内である。それゆえ、かかる場合には、第１の回転軸１１０と共に回転する磁石２０の磁場により、相対角度センサ３０では、磁石２０の位置に応じて、図８（ｃ）に示すような磁場方向の変化となる。
【００４０】
その結果、磁石２０が着磁ピッチλを移動（回転）したとき、相対角度センサ３０の感磁面では磁場の方向が１／２回転すると共に、相対角度センサ３０からの出力値ＶｏｕｔＡ，ＶｏｕｔＢは、それぞれ図１２（ｃ）に示すような１／４周期の位相差となる余弦曲線（余弦波）および正弦曲線（正弦波）となる。
すなわち、運転者がステアリングホイールを回転すると、これに伴って第１の回転軸１１０が回転し、トーションバー１３０が捩れる。そして、第２の回転軸１２０が第１の回転軸１１０より少し遅れて回転する。この遅れは、トーションバー１３０に連結された第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との回転角度の差となって現れる。検出装置１０は、この回転角度の差に応じた、１／４周期の位相差の、余弦曲線および正弦曲線となるＶｏｕｔＡ，ＶｏｕｔＢを出力する。
なお、相対角度センサ３０の感磁面とは、相対角度センサ３０において磁場を検出することができる面のことである。
【００４１】
ＥＣＵ２００の相対角度演算部２１０は、相対角度センサ３０の出力値ＶｏｕｔＡおよびＶｏｕｔＢを基に、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度θｔを以下の式（６）を用いて演算する。
θｔ＝ａｒｃｔａｎ（ＶｏｕｔＢ／ＶｏｕｔＡ）…（６）
このようにして、相対角度演算部２１０は、相対角度センサ３０からの出力値に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度及び捩れ方向、つまりはステアリングホイールに加わるトルクの大きさ及び向きを把握することが可能となる。
【００４２】
また、上述のように構成された検出装置１０を組み付ける際には、フラットケーブルカバー６０と、プリント基板４０を取り付けたベース５０と、フラットケーブルカバー６０とベース５０との間に収容するフラットケーブル７０と、を予めユニット化しておく。そして、そのユニットを、第２の回転軸１２０が組み付けられた第１ハウジング１５０に、フラットケーブルカバー６０の凸部６１が第１ハウジング１５０の凹部１５１に嵌るように取り付ける。その際、ベース５０を、第２の回転軸１２０に取り付ける。
このように、検出装置１０を予めユニット化が可能な構造とすることで組み付け性を向上させることができる。
【００４３】
次に、ハーネスコンプ３００について説明する。
図１３は、本実施の形態に係るハーネスコンプ３００の外観図である。
ハーネスコンプ３００は、複数の電線３１０と、これら複数の電線３１０を保持する電線保持部材の一例としてのグロメット３２０と、第２ハウジング１６０の連通孔１６１（図１参照）の開口部を覆う覆い部材の一例としてのキャップ３３０と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、複数の電線３１０の一方の端部に連結される第１のコネクタ３５０と、複数の電線３１０の他方の端部に連結される第２のコネクタ３６０と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、グロメット３２０と第１のコネクタ３５０との間において複数の電線３１０を束ねる第１のカバー３７０と、グロメット３２０と第２のコネクタ３６０との間において複数の電線３１０を束ねる第２のカバー３８０と、を備えている。
【００４４】
そして、本実施の形態に係るハーネスコンプ３００においては、４本の電線３１０を有しており、これら４本の電線３１０の一方の端部が、第１のコネクタ３５０、接続端子６２などを介してプリント基板４０（図２参照）に、４本の電線３１０の他方の端部が、第２のコネクタ３６０などを介してＥＣＵ２００に接続されている。そして、４本の電線３１０が、ＥＣＵ２００から相対角度センサ３０への電源供給や、相対角度センサ３０からＥＣＵ２００への出力値の伝送に用いられる。
【００４５】
電線３１０は、線状に引き伸ばされた金属などの導体が絶縁体で覆われたものであり、電気を伝導する。本実施の形態に係るハーネスコンプ３００においては、４本の電線３１０を有しており、これら４本の電線３１０の一方の端部が第１のコネクタ３５０に接続され、他方の端部が第２のコネクタ３６０に接続されるとともに、絶縁体の第１のカバー３７０および第２のカバー３８０にて束ねられている。
【００４６】
図１４は、グロメット３２０およびキャップ３３０の概略構成図である。（ａ）は、第２のコネクタ３６０側から見た斜視図であり、（ｂ）は、第１のコネクタ３５０側から見た斜視図である。（ｃ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図１５（ａ）は、第２ハウジング１６０および第３ハウジング１７０の概略構成図である。図１５（ｂ）は、ハーネスコンプ３００がハウジング１４０に装着された状態を示す図である。
グロメット３２０は、略楕円柱状の楕円柱部３２１と、円筒状の円筒部３２２とを備えている。そして、楕円柱部３２１には、電線３１０を通すために柱方向（連通孔１６１の孔方向（以下、「連通孔方向」と称する場合もある。））に形成された電線孔３２３が電線３１０の数と同数（本実施の形態においては４つ）形成されている。また、楕円柱部３２１の外周面には、周方向の全周に亘って外周面から外側に突出する突起３２４が、柱方向（電線孔方向）に複数（本実施の形態においては３つ）設けられている。突起３２４の最外周部の大きさは第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさよりも大きい。楕円柱部３２１の外周面は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の内側連通孔１６１ａを形成する周囲の壁１６３の内周面の大きさと同じであり、第２ハウジング１６０に嵌合された状態では、その外周面から外側に突出する突起３２４が周囲の壁１６３に押されることにより全体的に内側に弾性変形する。これにより、グロメット３２０は、電線孔３２３の周囲部分にて電線孔３２３に挿入された電線３１０を押圧し、電線３１０の移動を抑制する。加えて、ハウジング１４０内の気密性を高める。なお、このグロメット３２０は、ゴムなどの弾性材料を加硫成形することで上記所定形状に成形されている。
【００４７】
キャップ３３０は、楕円柱状の第１の楕円柱部３３１と、この第１の楕円柱部３３１の楕円の大きさよりも小さい大きさの楕円の楕円柱状の第２の楕円柱部３３２と、を有している。これら第１の楕円柱部３３１および第２の楕円柱部３３２は、第２のコネクタ３６０側から順に楕円の中心が同じになるように柱方向（連通孔方向）に並んでいる。第１の楕円柱部３３１の楕円形は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさよりも大きく、第１の楕円柱部３３１で連通孔１６１の開口部を覆う。第２の楕円柱部３３２は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさよりも小さく、連通孔１６１の中に挿入される。つまり、第２の楕円柱部３３２は、連通孔１６１に挿入される被挿入部の一例として機能する。第１の楕円柱部３３１および第２の楕円柱部３３２の中央部には、第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０を、柱方向の一方の端部から他方の端部へ通すための貫通孔３３３が形成されている。
【００４８】
第１の楕円柱部３３１は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の孔方向（柱方向）と交差する方向（本実施の形態においては垂直な方向）であって、第３ハウジング１７０が配置される側に突出する板状の部位である板状部位３３４を楕円の長辺方向に２つ備える。板状部位３３４は、孔方向（柱方向）に垂直な面を有する。これら板状部位３３４は、第１の楕円柱部３３１の楕円の短辺方向の一方の端面（図１３、図１４においては上側）から第２の楕円柱部３３２側へＬ字状に延出したＬ字状部位３３５における第２の楕円柱部３３２とは反対側（図１３、図１４においては上側）に設けられおり、孔方向（柱方向）の位置は、第２の楕円柱部３３２と重複するようになっている。つまり、図１３、図１４においては、板状部位３３４は、第２の楕円柱部３３２の上方に設けられている。
【００４９】
また、第１の楕円柱部３３１は、Ｌ字状部位３３５における第１のコネクタ３５０側の端面であって楕円の長辺方向の中心から、第１のコネクタ３５０側に突出するフック３３６を有している。フック３３６は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１を形成する周囲の壁１６３における第３ハウジング１７０側の面に対して傾斜する傾斜面３３６ａと、傾斜面３３６ａの終端から軸方向に向かう面、言い換えれば柱方向（連通孔方向）に垂直な面である垂直面３３６ｂとを、備えている。この垂直面３３６ｂとＬ字状部位３３５との間は、傾斜面３３６ａおよび垂直面３３６ｂが短辺方向に弾性変形し易くなるように直方体状に形成されている。
【００５０】
第２の楕円柱部３３２の楕円柱状の外周面の大きさは、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさと同じかやや小さい。また、第２の楕円柱部３３２は、第１のコネクタ３５０側の端面に、この端面から柱方向の外側に半月柱状に突出した半月柱部３３７を楕円の長辺方向の両側に２つ備える。
なお、このキャップ３３０は、樹脂をインジェクション成形することで上記所定形状に成形されている。
【００５１】
以上のように構成されたハーネスコンプ３００は、以下のようにして組み立てられる。
すなわち、先ず、グロメット３２０に形成された複数の電線孔３２３それぞれに電線３１０を挿入する。その後、グロメット３２０の円筒部３２２の内側に接着剤を塗布し、グロメット３２０に対して複数の電線３１０が動かないように位置決めを行う。また、複数の電線３１０を、第１のカバー３７０および第２のカバー３８０で束ねる。
そして、グロメット３２０の円筒部３２２側に配置された第２のカバー３８０で束ねられた複数の電線３１０を、キャップ３３０の貫通孔３３３に通し、グロメット３２０の楕円柱部３２１の端面がキャップ３３０の半月柱部３３７の端面と接触するようにキャップ３３０を組み付ける。また、第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０の先端を第２のコネクタ３６０に接続する。他方、グロメット３２０の円筒部３２２が配置された側とは反対に配置された第１のカバー３７０で束ねられた複数の電線３１０の先端を第１のコネクタ３５０に接続する。
【００５２】
また、このハーネスコンプ３００は、以下のようにして電動パワーステアリング装置１００に組み付けられる。
すなわち、第１ハウジング１５０および第２ハウジング１６０に、第１の回転軸１１０、第２の回転軸１２０、フラットケーブルカバー６０などを組み付け、第３ハウジング１７０を組み付ける前の状態で、第１のコネクタ３５０側から第２ハウジング１６０に形成された連通孔１６１に通す。そして、グロメット３２０の突起３２４が連通孔１６１の周囲の壁１６３の内周面に接触するように嵌合するとともに、キャップ３３０のフック３３６が、第２ハウジング１６０に形成された溝部１６４に嵌るまで、グロメット３２０およびキャップ３３０を押し込んでいく。
キャップ３３０を連通孔１６１に差し込むと、フック３３６の傾斜面３３６ａが第２ハウジング１６０における連通孔１６１の周りの壁に接触して弾性変形し、その後さらに深く差し込まれて傾斜面３３６ａが第２ハウジング１６０の溝部１６４に嵌り込むことで変形状態から復帰する。グロメット３２０は、その楕円柱部３２１における円筒部３２２が配置された側の面がキャップ３３０の半月柱部３３７に押されることにより、連通孔１６１の周囲の壁１６３との間に生じる摩擦力に抗して内側へ移動する。このようにして、グロメット３２０およびキャップ３３０を第２ハウジング１６０に装着する。そして、第１のコネクタ３５０をフラットケーブルカバー６０の接続端子６２に差し込む。また、第２のコネクタ３６０をＥＣＵ２００の端子に差し込む。
【００５３】
第３ハウジング１７０を第２ハウジング１６０に固定する際、第３ハウジング１７０の凹部１７３を、ハーネスコンプ３００のキャップ３３０の板状部位３３４に嵌め込む。図１３、図１４、図１５で見た場合には、キャップ３３０の板状部位３３４は、キャップ３３０の第２の楕円柱部３３２の上方に設けられており、第２の楕円柱部３３２の外周面の大きさは、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさと同じかやや小さい。それゆえ、板状部位３３４と第３ハウジング１７０の凹部１７３とを嵌め合わせるためにキャップ３３０に力を付与したとしてもキャップ３３０の姿勢が維持され、キャップ３３０が連通孔１６１から脱落しない。
【００５４】
以上のように構成され、ハウジング１４０に装着されるハーネスコンプ３００においては、グロメット３２０が第２ハウジング１６０の連通孔１６１に嵌合されると、主にグロメット３２０の突起３２４にてハウジング１４０内を密封する。また、グロメット３２０の突起３２４が第２ハウジング１６０の連通孔１６１の周囲の壁１６３に押されることで電線孔３２３の径が小さくなるように弾性変形し、複数の電線３１０をより強く保持する。また、複数の電線３１０は、グロメット３２０の円筒部３２２の内側に塗布された接着剤にて接着されている。これらにより、組み付けられた後、ハウジング１４０の外側から第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０に力が作用したとしても電線３１０がグロメット３２０に対して移動することが抑制される。なお、グロメット３２０の円筒部３２２の半径方向の大きさは、キャップ３３０の貫通孔３３３の内面との間に隙間が空くように設定されており、また、円筒部３２２の電線孔方向にはキャップ３３０の貫通孔３３３があることから、グロメット３２０の電線孔３２３の径が小さくなり、電線孔方向に大きくなるように弾性変形することが許容される。
【００５５】
また、キャップ３３０の板状部位３３４と第３ハウジング１７０の凹部１７３とが嵌り合っていること、およびキャップ３３０のフック３３６の垂直面３３６ｂが第２ハウジング１６０の溝部１６４の垂直面１６４ａと接触することでキャップ３３０およびグロメット３２０がハウジング１４０から脱落することが抑制される。これは、板状部位３３４は孔方向と垂直な面を有し、フック３３６の垂直面３３６ｂおよび溝部１６４の垂直面１６４ａは、孔方向と垂直な面であるため、第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０に力が作用したとしてもその力によるせん断応力が十分に小さく、キャップ３３０の板状部位３３４およびフック３３６が損傷し難いためである。したがって、ハウジング１４０の外側から第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０に力が作用したとしても、第１のコネクタ３５０から電線３１０が脱落したり、第１のコネクタ３５０が差し込まれた接続端子６２が折れたりすることが抑制される。
【００５６】
また、ハーネスコンプ３００単体で持ち運びされるとしても、電線３１０がグロメット３２０に対して移動し難いように構成されているので、このハーネスコンプ３００を電動パワーステアリング装置１００に組み付ける作業者は、グロメット３２０から第１のコネクタ３５０までの電線３１０の長さに注意を払うことなく容易に組み付けることができる。
また、例えば板金で形成されたプレートをハウジング１４０の外側に配置することで、ハウジング１４０に形成された連通孔１６１に挿入されたグロメット３２０の抜け止めと、電線３１０の支持とを行う構成と比較すると、ハウジング１４０がアルミニウム製であるとしても、ハウジング１４０との間で電気化学的腐蝕が生じる部品がないことから耐食性を向上させることができる。また、組立性も向上させることができる。
【００５７】
なお、キャップ３３０の第２の楕円柱部３３２の楕円柱状の外周面に、この外周面から外側、言い換えれば半径方向に突出する凸部を設け、この凸部を含めた第２の楕円柱部３３２の外周面の大きさが第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさよりも大きくする。そして、キャップ３３０を第２ハウジング１６０の連通孔１６１に挿入する際に、キャップ３３０を第２ハウジング１６０に対して軽圧入するとよい。これにより、キャップ３３０およびグロメット３２０がハウジング１４０から脱落し難くなる。
【符号の説明】
【００５８】
１０…検出装置、２０…磁石、３０…相対角度センサ、４０…プリント基板、５０…ベース、６０…フラットケーブルカバー、７０…フラットケーブル、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…第１の回転軸、１２０…第２の回転軸、１３０…トーションバー、１４０…ハウジング、１６０…第２ハウジング、１７０…第３ハウジング、１８０…ウォームホイール、１９０…電動モータ、２００…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２１０…相対角度演算部、３００…ハーネスコンプ、３１０…電線、３２０…グロメット、３３０…キャップ、３５０…第１のコネクタ、３６０…第２のコネクタ、３７０…第１のカバー、３８０…第２のカバー
【図１】
0005663389.tif 000002
【図２】
0005663389.tif 000003
【図３】
0005663389.tif 000004
【図４】
0005663389.tif 000005
【図５】
0005663389.tif 000006
【図６】
0005663389.tif 000007
【図７】
0005663389.tif 000008
【図８】
0005663389.tif 000009
【図９】
0005663389.tif 000010
【図１０】
0005663389.tif 000011
【図１１】
0005663389.tif 000012
【図１２】
0005663389.tif 000013
【図１３】
0005663389.tif 000014
【図１４】
0005663389.tif 000015
【図１５】
0005663389.tif 000016