(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の軸（１１）と第２の軸（１２）とを同軸上に連結し、前記第１の軸と前記第２の軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー（１３）と、
前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に固定され、周方向にＮ極およびＳ極が一定の着磁角度で交互に着磁された多極磁石（１４）と、
前記多極磁石の径外側で前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に固定され、かつ軸方向にギャップを介して対向し、前記多極磁石が発生する磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク（３１、３２）と、
周方向に配置され、前記磁気回路に発生する磁束密度を検出する感磁部（４１０、４２０）を有し、前記感磁部が検出した検出信号を外部の演算手段（９１）に出力する一対の磁気センサ（４１、４２）と、を備え、
前記一対の磁気センサは、互いに隣接し、軸方向において前記感磁部同士が前記一対の磁気センサの軸方向の中心位置に対して対称となる位置に配置され、
前記演算手段が当該一対の磁気センサの出力差を演算することで前記多極磁石から前記感磁部に直接到達する磁束によって発生する出力変動が相殺されるように、前記演算手段に検出信号を出力することを特徴とするトルクセンサ（１０１−１０５）。
【請求項２】
請求項１に記載のトルクセンサにおいて、
前記一対の磁気センサの一方の磁気センサに対し、互いに隣接し、軸方向において前記感磁部同士が前記一対の磁気センサの軸方向の中心位置に対して対称となる位置に配置される第３の磁気センサ（４３）を備えることを特徴とするトルクセンサ（１０２）。
【請求項３】
請求項２に記載のトルクセンサにおいて、
３つの前記磁気センサの一方の端部の磁気センサに対し、互いに隣接し、軸方向において前記感磁部同士が前記一対の磁気センサの軸方向の中心位置に対して対称となる位置に配置される第４の磁気センサ（４４）を備えることを特徴とするトルクセンサ（１０３）。
【請求項４】
第１の軸（１１）と第２の軸（１２）とを同軸上に連結し、前記第１の軸と前記第２の軸との間に加わるトルクを捩じれ変位に変換するトーションバー（１３）と、
前記第１の軸または前記トーションバーの一端側に固定され、周方向にＮ極およびＳ極が一定の着磁角度で交互に着磁された多極磁石（１４）と、
前記多極磁石の径外側で前記第２の軸または前記トーションバーの他端側に固定され、かつ軸方向にギャップを介して対向し、前記多極磁石が発生する磁界内に磁気回路を形成する一組のヨーク（３１、３２）と、
周方向に配置され、前記磁気回路に発生する磁束密度を検出する感磁部（４１０、４３０）を有し、前記感磁部が検出した検出信号を外部の演算手段（９１）に出力する一対の磁気センサ（４１、４３）と、を備え、
前記一対の磁気センサは、前記感磁部同士の角度間隔が前記多極磁石の着磁角度の偶数倍となるように、かつ軸方向において前記感磁部同士が前記一対の磁気センサの軸方向の中心位置に対して対称となる位置に配置され、
前記演算手段が当該一対の磁気センサの出力差を演算することで前記多極磁石から前記感磁部に直接到達する磁束によって発生する出力変動が相殺されるように、前記演算手段に検出信号を出力することを特徴とするトルクセンサ（１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転軸に加わる軸トルクを磁束密度の変化（磁界の強さ）として検出するトルクセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動パワーステアリング装置等において軸トルクを検出するトルクセンサが知られている。例えば、特許文献１に記載のトルクセンサは、入力軸と出力軸とを連結するトーションバーに捩じれが生じたとき、多極磁石とヨークとの周方向の相対位置の変化によって発生する磁束を、固定された磁気センサが検出することで軸トルクを検出する。ここで多極磁石は、周方向にＮ極およびＳ極が一定の着磁角度で交互に着磁されている。例えば特許文献１のトルクセンサは、Ｎ極およびＳ極が各１２極、計２４極設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１４９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トルクセンサは、多極磁石とヨークとの周方向の相対位置を検出するものであるから、磁気センサに対して多極磁石とヨークとが一体に回転したとき、すなわち、多極磁石とヨークとの周方向の相対位置が変化しないときには、磁気センサの出力は一定であることが望ましい。
【０００５】
しかし現実には、特許文献１に記載のトルクセンサで多極磁石とヨークとを一体に回転させると、回転角度に応じて出力が変動する。例えば、多極磁石のＮ極およびＳ極が各１２極である場合、１回転につき１２周期の出力変動が発生する。この出力変動は、回転角度の検出精度を低下させる要因となる。
【０００６】
本発明者は、この出力変動が、多極磁石から、ヨークを経由せず空間を通って磁気センサに直接到達する磁束に起因するものであることを解明した。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、多極磁石とヨークとを一体に回転させたとき、多極磁石から感磁部に直接到達する磁束によって発生する出力変動を低減するトルクセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のトルクセンサは、トーションバーと、周方向にＮ極およびＳ極が一定の着磁角度で交互に着磁された多極磁石と、多極磁石の径外側に磁気回路を形成する一組のヨークと、周方向に配置される一対の磁気センサとを備えることを特徴とする。
一対の磁気センサは、磁気回路に発生する磁束密度を検出する感磁部を有し、感磁部が検出した検出信号を外部の演算手段に出力する。一対の磁気センサは、演算手段が当該一対の磁気センサの出力差を演算することで多極磁石から感磁部に直接到達する磁束によって発生する出力変動が相殺されるように、演算手段に検出信号を出力する。
【０００８】
このトルクセンサは、第１及び第３（第２は欠番とする）の２つのグループを含む。
第１のグループでは、一対の磁気センサは、互いに隣接し、軸方向において感磁部同士が一対の磁気センサの軸方向の中心位置に対して対称となる位置に配置される。この場合、演算手段は、一対の磁気センサの出力差を演算する。
【００１０】
第３のグループでは、一対の磁気センサは、感磁部同士の角度間隔が多極磁石の着磁角度の偶数倍となるように、かつ軸方向において感磁部同士が一対の磁気センサの軸方向の中心位置に対して対称となる位置に配置される。この場合、演算手段は、一対の磁気センサの出力差を演算する。
【００１１】
上記第１及び第３のグループでは、多極磁石とヨークとを一体に回転させたとき、回転角度に対して各磁気センサの出力変動が同方向に増減するため、それらの出力差を演算することで、出力変動が相殺される。
このように、本発明のトルクセンサによれば、外部の演算手段が、一対の磁気センサの出力差を演算することで、出力変動を相殺することができるため、回転角度の検出精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態によるトルクセンサが適用される電動パワーステアリング装置の概略構成図である。
【図３】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの（ａ）：断面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視図である。
【図４】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す正面図（図３のＩＶ方向矢視図）である。
【図５】本発明の第１実施形態によるトルクセンサにおいて多極磁石が（ａ）：左方向に回転した状態、（ｂ）：右方向に回転した状態を示す正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態によるトルクセンサの出力特性図である。
【図７】本発明の第２実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視図である。
【図８】本発明の第３実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視図である。
【図９】本発明の第４実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ−ｂ線断面図、（ｃ）（ａ）のｃ方向矢視図である。
【図１０】本発明の第５実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。
【図１１】本発明の第６実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。
【図１２】本発明の第６実施形態によるトルクセンサの（ａ）：図１３のＸＩＩａ−ＸＩＩＩａ断面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視展開図である。
【図１３】本発明の第６実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す模式図である。
【図１４】本発明の第６実施形態によるトルクセンサの出力特性図である。
【図１５】本発明の第７実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視展開図である。
【図１６】本発明の第８実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視展開図である。
【図１７】本発明の第９実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視展開図である。
【図１８】本発明の第１０実施形態によるトルクセンサの（ａ）：平面図、（ｂ）：（ａ）のｂ方向矢視展開図である。
【図１９】本発明の第１１実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。
【図２０】本発明の第１１実施形態によるトルクセンサの（ａ）：断面図、（ｂ）集磁部のｂ方向矢視図である。
【図２１】本発明の第１１実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す正面図である。
【図２２】本発明の第１１実施形態によるトルクセンサにおいて多極磁石が（ａ）左方向に回転した状態、（ｂ）右方向に回転した状態を示す正面図である。
【図２３】本発明の第１１実施形態による磁気シールド部材の作用を説明する模式図である。
【図２４】本発明の第１１実施形態によるトルクセンサの出力特性図である。
【図２５】本発明の第１２実施形態によるトルクセンサの断面図である。
【図２６】本発明の第１３実施形態によるトルクセンサの断面図である。
【図２７】本発明の第１３実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す正面図（図２６のＸＸＶＩＩ方向矢視図）である。
【図２８】本発明の第１４実施形態によるトルクセンサの断面図である。
【図２９】本発明の第１５実施形態によるトルクセンサの分解斜視図である。
【図３０】本発明の第１５実施形態によるトルクセンサの（ａ）：断面図、（ｂ）（ａ）のｂ方向矢視図である。
【図３１】本発明の第１５実施形態によるトルクセンサの（ａ）：中立状態を示す正面図（図３０のＸＸＸＩａ方向矢視図）、（ｂ）：（ａ）のｂ部拡大図である。
【図３２】本発明の第１５実施形態によるトルクセンサの出力特性図である。
【図３３】本発明の第１６実施形態によるトルクセンサの拡大図である。
【図３４】本発明の第１７実施形態によるトルクセンサの中立状態を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の複数の実施形態によるトルクセンサを図面に基づいて説明する。複数の実施形態において実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、第６〜第９、第１１〜第１７実施形態は、参考形態に相当する。
［電動パワーステアリング装置に適用されるトルクセンサの全体構成］
最初に、本発明の各実施形態のトルクセンサに共通の構成について説明する。なお、トルクセンサの符号は、第１実施形態のトルクセンサ１０１を代表として用いる。
図２に示すように、本発明の実施形態によるトルクセンサ１０１は、車両のステアリング操作をアシストするための電動パワーステアリング装置に適用される。
【００１６】
図２は、電動パワーステアリング装置９０を備えたステアリングシステムの全体構成を示す。ハンドル９３に接続されたステアリングシャフト９４には操舵トルクを検出するためのトルクセンサ１０１が設置されている。ステアリングシャフト９４の先端にはピニオンギア９６が設けられており、ピニオンギア９６はラック軸９７に噛み合っている。ラック軸９７の両端には、タイロッド等を介して、一対の車輪９８が回転可能に連結されている。ステアリングシャフト９４の回転運動は、ピニオンギア９６によってラック軸９７の直線運動に変換され、一対の車輪９８が操舵される。
【００１７】
トルクセンサ１０１は、ステアリングシャフト９４を構成する入力軸１１と出力軸１２との間に設けられ、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを検出してＥＣＵ９１に出力する。ＥＣＵ９１は、検出された操舵トルクに応じて、モータ９２の出力を制御する。モータ９２が発生した操舵アシストトルクは、減速ギア９５を介して減速され、ステアリングシャフト９４に伝達される。
【００１８】
次に、各実施形態のトルクセンサに共通の構成について、第１実施形態の図１、図３〜図５を参照して説明する。
図１に示すように、トルクセンサ（１０１）は、トーションバー１３、多極磁石１４、一組のヨーク３１、３２、一組の集磁リング（５０２）、及び磁気センサ４１等から構成される。なお、トルクセンサ、及び一組の集磁リングは実施形態毎に符号が異なるため、ここでは符号に括弧を付けて示す。
【００１９】
トーションバー１３は、一端側が「第１の軸」としての入力軸１１に、他端側が「第２の軸」としての出力軸１２に、それぞれ固定ピン１５で固定され、入力軸１１と出力軸１２とを回転軸Ｏの同軸上に連結する。トーションバー１３は、棒状の弾性部材であり、ステアリングシャフト９４に加わる操舵トルクを捩じれ変位に変換する。
円筒状の多極磁石１４は、入力軸１１に固定され、Ｎ極とＳ極とが周方向に交互に着磁される。例えば本実施形態では、Ｎ極とＳ極との数は１２極対、計２４極である。
【００２０】
一組のヨーク３１、３２は、軟磁性体からなる環状体であり、多極磁石１４の径外側で出力軸１２に固定される。ヨーク３１、３２は、それぞれ、多極磁石１４のＮ極およびＳ極と同数（本実施形態では１２個）の爪３１５、３２５がリングの内縁に沿って全周に等間隔に設けられる。一方のヨーク３１の爪３１５と他方のヨーク３２の爪３２５とは、周方向にずれて交互に配置される。こうして、一方のヨーク３１と他方のヨーク３２とは、軸方向にエアギャップを介して対向している。一組のヨーク３１、３２は、多極磁石１４が発生する磁界内に磁気回路を形成する。
【００２１】
ここで、多極磁石１４と一組のヨーク３１、３２とは、トーションバー１３に捩じれ変位が生じていない時、すなわち、入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが加わっていない時、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の中心と多極磁石１４のＮ極とＳ極との境界とが一致するように配置されている。
【００２２】
一組の集磁リング（５０２）は、軟磁性体で形成され、本体部（５６）、連結部（５７）、及び集磁部（５２１、５２２）を含む。一組の集磁リング（５０２）は、図１の上下方向であるトーションバー１３の軸方向に、互いに対向するように設けられ、一組のヨーク３１、３２の磁束を集磁部（５２１、５２２）に集める。
【００２３】
集磁部（５２１、５２２）の間には、少なくとも１つの磁気センサ４１が備えられる。磁気センサ４１は、感磁部４１０を通過する磁束密度を電圧信号に変換してリード線４９に出力する。磁気センサ４１として具体的には、ホール素子、磁気抵抗素子等を使用することができる。
以下、実施形態毎に、一組の集磁リング、磁気センサ等についての特有の構成、及び、その構成によって導かれる作用効果を説明する。
【００２４】
［一対の磁気センサの出力和又は出力差により出力変動を相殺する実施形態］
以下に説明する本発明の第１〜第１０実施形態は、「一対の磁気センサの出力和又は出力差」により出力変動を相殺するものである。また、第１〜第１０実施形態において、ＥＣＵ９１は、特許請求の範囲に記載の「演算手段」として機能する。
第１〜第１０実施形態は、（１）第１〜第５実施形態のグループ、（２）第６〜第９実施形態のグループ、（３）第１０実施形態の３つのグループに分けられる。
第１〜第５実施形態のグループは、集磁リングの１つの集磁部に一対の磁気センサを含み、当該一対の磁気センサの出力和により出力変動を相殺する。第１〜第５実施形態について、図１、図３〜図１０を参照して説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
第１実施形態に特有の構成について、図１、図３〜図５を参照して説明する。第１実施形態のトルクセンサ１０１の一組の集磁リング５０２は、半円形状の本体部５６、本体部５６の径外方向に突出する集磁部５２、及び、本体部５６と集磁部５２とを連結する連結部５７から構成され、ヨーク３１、３２の磁束を集磁部５２に集める。
図４、図５に示すように、一組の集磁リング５０２の本体部５６は、軸方向において一組のヨーク３１、３２の間に設けられる。ここで、本体部５６は半円形状に形成されているため、ヨーク３１、３２の径外方向から組み付け可能である。
また、図３に示すように、本体部５６は、半円の外縁がヨーク３１、３２の外周と一致するように設けられており、軸方向に投影したときヨーク３１、３２と重複している。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、集磁部５２の周方向の中心は、中立状態で多極磁石１４のＳ極に対応する。詳しくは、集磁部５２及び連結部５７は、トーションバー１３の軸ＯとＳ極の周方向の中心とを含む周方向中心面Ｕｃに対して対称に設けられている。
また、一組の集磁リング５０２の集磁部５２について、図１の上側の集磁部と下側の集磁部とを区別するときは、上側の集磁部の符号末尾に「１」を付し、下側の集磁部の符号末尾に「２」を付す。以下の第２〜第５実施形態でも同様とする。
【００２７】
図３（ｂ）に示すように、集磁部５２１と集磁部５２２との間には、２つの磁気センサ４１、４２が周方向に隣接して搭載されている。磁気センサ４１、４２は、感磁部４１０、４２０が樹脂でモールドされた平板状のＩＣパッケージの形態で構成されており、具体的には、ホール素子や磁気抵抗素子のＩＣパッケージである。
ここで、一般に市販の磁気センサは、ＩＣパッケージの厚さ方向の中心からずれた位置に感磁部が設けられており、第１〜第１０実施形態では、この構成の磁気センサを使用することを前提とする。また、第１〜第１０実施形態において、１つの実施形態に含まれる複数の磁気センサは、ＩＣパッケージの外郭サイズ、ＩＣパッケージ中の感磁部の配置、感磁部の磁気的性能等が同等であることを前提とする。
【００２８】
本実施形態では、２つの磁気センサ４１、４２は、トーションバー１３の軸方向を厚さ方向として、ＩＣパッケージの外郭が周方向中心面Ｕｃに対して対称に、且つ隣接して配置されている。また、磁気センサ４１の感磁部４１０は、厚さ方向の中心位置を通る軸方向中心面Ｖに対して集磁部５２１側にずれており、磁気センサ４２の感磁部４２０は、軸方向中心面Ｖに対して集磁部５２２側にずれている。言い換えれば、磁気センサ４１、４２は、軸方向において感磁部４１０、４２０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置されている。
以上の構成により、本実施形態の磁気センサ４１及び磁気センサ４２は、本発明における「一対の磁気センサ」をなす。
【００２９】
ここで、トルクセンサ１０１の作動について、図４、図５を参照して説明する。
図４は、入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが加わっておらず、トーションバー１３に捩じれ変位が生じていない中立状態を示す。このとき、図の多極磁石１４の正面の中央にＳ極が見えている。また、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の中心が、多極磁石１４のＮ極とＳ極との境界に一致する。
【００３０】
この状態では、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５には、多極磁石１４のＮ極とＳ極から同数の磁力線が出入りするため、一方のヨーク３１と他方のヨーク３２の内部でそれぞれ磁力線が閉ループを形成する。したがって、ヨーク３１とヨーク３２との間のギャップに磁束が漏れることはなく、磁気センサ４１、４２が検出する磁束密度はゼロとなる。
【００３１】
入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが印加されてトーションバー１３に捩じれ変位が生じると、入力軸１１に固定された多極磁石１４と出力軸１２に固定された一組のヨーク３１、３２との相対位置が周方向に変化する。図５（ａ）、（ｂ）は、中立状態から、多極磁石１４がヨーク３１、３２に対し相対回転した状態を示す。図５（ａ）は、多極磁石１４が正面から見て左方向に７．５°回転した状態を示し、図５（ｂ）は、多極磁石１４が正面から見て右方向に７．５°回転した状態を示している。
【００３２】
図５（ａ）の状態では、ヨーク３１の爪３１５がＮ極と、ヨーク３２の爪３２５がＳ極と対向する。図５（ｂ）の状態では、ヨーク３１の爪３１５がＳ極と、ヨーク３２の爪３２５がＮ極と対向する。そのため、ヨーク３１とヨーク３２には、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加する。
その結果、磁気センサ４１、４２を通過する磁束密度は、トーションバー１３の捩じれ変位量に略比例し、かつトーションバー１３の捩じれ方向に応じて極性が反転する。この磁束密度を磁気センサ４１、４２が検出し、電圧信号として出力することで、トルクセンサ１０１は、入力軸１１と出力軸１２との間の操舵トルクを検出する。
【００３３】
ところで、上記構成のトルクセンサ１０１では、多極磁石１４とヨーク３１、３２とが一体に回転したときには、磁気センサ４１、４２の出力はそれぞれ一定であることが望ましい。しかし、現実には、多極磁石１４からヨーク３１、３２を経由せず空間を通って直接磁気センサ４１、４２の感磁部４１０、４２０に到達する磁束の影響により、個々の磁気センサ４１、４２の出力は変動する。
本実施形態の多極磁石１４は、１２極対のＳ極及びＮ極を有しているため、図６（ｂ）に示すように、出力変動は、３０°を１周期として現れる。
そこで、本実施形態のトルクセンサ１０１は、「一対の磁気センサ」である磁気センサ４１、４２の出力差により出力変動を相殺する点を特徴とする。
【００３４】
本実施形態の「一対の磁気センサ」の出力特性について、図６を参照して説明する。
磁気センサ４１、４２は、軸方向において感磁部４１０、４２０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置されているため、トーションバー１３に加わるトルク、又は捩じれ角に基づく磁気センサ４１の出力Ｓ１と磁気センサ４２の出力Ｓ２とは、回転角度に対する傾きの正負が逆転する関係にある。一方、感磁部４１０、４２０には、周方向中心面Ｕｃ上にある多極磁石１４の磁極からの磁束が空間を通って共通に到達すると考えられるため、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、回転角度に対して各磁気センサの出力変動が同方向に増減する。
【００３５】
ここで、磁気センサ４１、４２の出力の中心値をＥ１、Ｅ２、出力変動値をδ（回転角度に対する変数）、出力変動の振幅を±δｍａｘとすると、一対の磁気センサ４１、４２の出力Ｓ１、Ｓ２は、下式（１）、（２）で示される。
Ｓ１＝Ｅ１＋δ    ・・・式（１）
Ｓ２＝Ｅ２＋δ    ・・・式（２）
ＥＣＵ９１は、下式（３）により、出力Ｓ１と出力Ｓ２との差の半分の値を演算する。
Ｅ＝（Ｓ１−Ｓ２）／２＝（Ｅ１−Ｅ２）／２    ・・・式（３）
これにより、出力変動を相殺することができる。
【００３６】
このように、本実施形態のトルクセンサ１０１では、一対の磁気センサ４１、４２は、「それらの出力差をＥＣＵ９１が演算することで、多極磁石１４から感磁部４１０、４２０に直接到達する磁束によって発生する出力変動が相殺される」ように外部のＥＣＵ９１に検出信号を出力する。よって、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、回転角度の検出精度を向上することができる。
【００３７】
また、本実施形態では、一組の集磁リング５０２を備えることで、ヨーク３１、３２の磁束を効率良く集磁部５２に集めることができる。一組の集磁リング５０２の本体部５６は半円形状に形成されており、ヨーク３１、３２の径外方向から組み付け可能であるため、環状の集磁リングに比べ組み付け性が向上する。
また、一組の集磁リング５０２の本体部５６は、軸方向においてヨーク３１、３２の間に設けられ、軸方向に投影したときヨーク３１、３２と重複しているため、集磁可能な磁束量を増加することができる。
【００３８】
次に、本発明の第２、第３、第４実施形態について、図７、図８、図９を参照して説明する。これらの実施形態は、第１実施形態に対し、集磁部間に設けられる磁気センサの数や配置が異なる。また、第１実施形態と同様、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、一対の磁気センサ出力差を演算することで、出力変動が相殺される。
【００３９】
（第２実施形態）
図７に示すように、第２実施形態のトルクセンサ１０２は、周方向中心面Ｕｃに対して対称に設けられた集磁リング５０３の集磁部５３１、５３２間に３個の磁気センサ４１、４２、４３が一列に搭載されている。互いに隣接する磁気センサ４１と磁気センサ４２とは、軸方向において感磁部４１０、４２０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置される。また、互いに隣接する磁気センサ４２と磁気センサ４３とは、軸方向において感磁部４２０、４３０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置される。
こうして、磁気センサ４１と磁気センサ４２、磁気センサ４２と磁気センサ４３は、それぞれ「一対の磁気センサ」をなす。
【００４０】
ここで磁気センサ４３は、特許請求の範囲に記載の「第３の磁気センサ」に相当する。これにより、両端の磁気センサ４１、４３のいずれか一方が故障したとき、残り２個の磁気センサにより「一対の磁気センサ」が構成されるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。よって、信頼性が向上する。
【００４１】
（第３実施形態）
図８に示すように、第３実施形態のトルクセンサ１０３の集磁リング５０４は、第２実施形態の集磁リング５０３に対し、集磁部５４１、５４２間に、さらに磁気センサ４３と隣接する４個目の磁気センサ４４が搭載されている。磁気センサ４３と磁気センサ４４とは、軸方向において感磁部４３０、４４０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置されており、「一対の磁気センサ」をなす。
【００４２】
ここで磁気センサ４４は、特許請求の範囲に記載の「第４の磁気センサ」に相当する。これにより、４個の磁気センサ４１〜４４のうちいずれの１個が故障した場合でも、残りの磁気センサにより「一対の磁気センサ」が構成されるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。よって、信頼性がさらに向上する。
【００４３】
（第４実施形態）
図９に示すように、第４実施形態のトルクセンサ１０４は、周方向中心面Ｕｃに対して対称に設けられた集磁リング５０５の集磁部５５１、５５２間に４個の磁気センサ４１、４２、４５、４６が周方向に２個ずつ二列に搭載されている。磁気センサ４１と磁気センサ４２とは、「一対の磁気センサ」をなす。また、周方向に隣接する磁気センサ４５と磁気センサ４６とは、軸方向において感磁部４５０、４６０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置され、「一対の磁気センサ」をなす。さらに、径方向に隣接する磁気センサ４１と磁気センサ４５、磁気センサ４２と磁気センサ４６も、それぞれ感磁部同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置される。
【００４４】
これにより、第３実施形態と同様に、４個の磁気センサ４１、４２、４５、４６のうちいずれの１個が故障した場合でも、残りの磁気センサにより「一対の磁気センサ」が構成されるため、第１実施形態と同様の効果が得られる。よって、信頼性がさらに向上する。
【００４５】
（第５実施形態）
図１０に示すように、第５実施形態のトルクセンサ１０５は、第１実施形態のトルクセンサ１０１に対し、半円形状の本体部５６を有する一組の集磁リング５０２に代えて、本環状の体部５８を有する一組の集磁リング５０６が用いられる。集磁リング５０６の集磁部５２１、５２２間には、第１実施形態と同様、２個の磁気センサ４１、４２が一列に設けられている。この形態でも、第１実施形態と同様に出力変動を相殺することができる。
【００４６】
上記の第１〜第５実施形態は、集磁リングの１つの集磁部に、「一対の磁気センサ」をなす複数の磁気センサを備えたものである。これに対し、次の第６〜第１０実施形態は、集磁リングに複数の集磁部が設けられ、且つ、１つの集磁部に１つの磁気センサが搭載されることで、「一対の磁気センサ」をなす。そして、第６〜第９実施形態では一対の磁気センサの出力和により、また、第１０実施形態では一対の磁気センサの出力差により出力変動を相殺する。第６〜第１０実施形態について、図１１〜図１８を参照して説明する。
【００４７】
（第６実施形態）
第６実施形態に特有の構成について、図１１〜図１３を参照して説明する。第６実施形態のトルクセンサ１０６の一組の集磁リング６０２は、半円形状の本体部６６、本体部６６の径外方向に突出する２つの集磁部６１、６２、及び、本体部６６と各集磁部６１、６２とを連結する連結部６７から構成される。
【００４８】
図１２（ａ）に示すように、集磁部６１、６２は、中立状態で、多極磁石１４の隣接するＳ極及びＮ極に対応する。詳しくは、集磁部６１は、トーションバー１３の軸ＯとＳ極の周方向の中心とを含む周方向中心面Ｕ１上に設けられており、集磁部６２は、トーションバー１３の軸ＯとＮ極の周方向の中心とを含む周方向中心面Ｕ２上に設けられている。以下の第７〜第１０実施形態の構成の説明で「集磁部がＳ極又はＮ極に対応している」というときは、これと同様の構成であることを意味する。
また、一組の集磁リング６０２の集磁部６１、６２について、図１１の上側の集磁部と下側の集磁部とを区別するときは、上側の集磁部の符号末尾に「１」を付し、下側の集磁部の符号末尾に「２」を付す。以下の第７〜第１０実施形態でも同様とする。
【００４９】
集磁部６１、６２は、軸方向の間に、それぞれ磁気センサ４１、４２を備えている。図１２（ｂ）に示すように、磁気センサ４１、４２は、軸方向において感磁部４１０、４２０同士が同じ位置になるように配置される。本実施形態では、感磁部４１０、４２０は、磁気センサ４１、４２の厚さ方向の中心位置を通る軸方向中心面Ｖに対して、いずれも集磁部６１１、６１２側に位置している。
また、感磁部４１０、４２０は、周方向の中心がそれぞれ周方向中心面Ｕ１、Ｕ２に含まれる。この点についても、以下の第７〜第１０実施形態において同様である。
【００５０】
上述のとおり、中立状態で集磁部６１、６２が対応する多極磁石１４の磁極は、互いに隣接するＳ極及びＮ極であるから、感磁部４１０と感磁部４２０との角度間隔θ１−２は、多極磁石１４の着磁角度θｍと等倍である。なお、本実施形態の多極磁石１４は、１２極対のＳ極及びＮ極を有しているため、着磁角度θｍは１５°に相当する。
以上の構成により、本実施形態の磁気センサ４１及び磁気センサ４２は、本発明における「一対の磁気センサ」をなす。
【００５１】
本実施形態の「一対の磁気センサ」の出力特性について、図１４を参照して説明する。
磁気センサ４１、４２は、軸方向において感磁部４１０、４２０同士の位置が同じであるため、トーションバー１３に加わるトルク、又は捩じれ角に基づく磁気センサ４１の出力Ｓ１と磁気センサ４２の出力Ｓ２とは一致する。一方、磁気センサ４１、４２は、対応する多極磁石１４の磁極が異極であるため、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、回転角度に対して各磁気センサの出力変動が逆方向に増減する。
【００５２】
ここで、磁気センサ４１、４２の出力の中心値をＥ、出力変動値をδ（回転角度に対する変数）、出力変動の振幅を±δｍａｘとすると、一対の磁気センサ４１、４２の出力Ｓ１、Ｓ２は、下式（４）、（５）で示される。
Ｓ１＝Ｅ＋δ    ・・・式（４）
Ｓ２＝Ｅ−δ    ・・・式（５）
ＥＣＵ９１は、下式（６）により、出力Ｓ１と出力Ｓ２との和の半分の値を演算する。
Ｅ＝（Ｓ１＋Ｓ２）／２＝２Ｅ／２    ・・・式（６）
これにより、出力変動を相殺することができる。
【００５３】
このように、本実施形態のトルクセンサ１０６では、一対の磁気センサ４１、４２は、「それらの出力和をＥＣＵ９１が演算することで、多極磁石１４から感磁部４１０、４２０に直接到達する磁束によって発生する出力変動が相殺される」ように外部のＥＣＵ９１に検出信号を出力する。よって、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、回転角度の検出精度を向上することができる。
また、集磁部６０２の形状、配置による効果は、第１実施形態と同様である。
【００５４】
続いて、本発明の第７、第８、第９実施形態について、図１５、図１６、図１７を参照して説明する。これらの実施形態は、第６実施形態に対し、集磁リングに設けられる集磁部の数や配置が異なるまた、第６実施形態と同様、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、一対の磁気センサ出力和を演算することで、出力変動が相殺される。
【００５５】
（第７実施形態）
図１５に示すように、第７実施形態のトルクセンサ１０７は、集磁リング６０３に３つの集磁部６１、６２、６３が設けられる。集磁部６１、６２、６３は、周方向中心面Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３上に設けられ、中立状態で、多極磁石１４の連続して隣接するＳ極、Ｎ極、Ｓ極に対応している。磁気センサ４１、４２、４３は、軸方向において感磁部４１０、４２０、４３０同士が同じ位置になるように集磁部６１、６２、６３に配置される。
【００５６】
また、感磁部４１０と感磁部４２０との角度間隔θ１−２、及び、感磁部４２０と感磁部４３０との角度間隔θ２−３は、いずれも多極磁石１４の着磁角度θｍと等倍である。こうして、磁気センサ４１と磁気センサ４２、磁気センサ４２と磁気センサ４３は、それぞれ「一対の磁気センサ」をなす。
【００５７】
ここで磁気センサ４３は、特許請求の範囲に記載の「第３の磁気センサ」に相当する。これにより、両端の磁気センサ４１、４３のいずれか一方が故障したとき、残り２個の磁気センサにより「一対の磁気センサ」が構成されるため、第６実施形態と同様の効果が得られる。よって、信頼性が向上する。
【００５８】
（第８実施形態）
図１６に示すように、第８実施形態のトルクセンサ１０８の集磁リング６０４は、第７実施形態の集磁リング６０３に対し、さらに４つ目の集磁部６４が設けられる。集磁部６４は、周方向中心面Ｕ４上に設けられ、中立状態で、集磁部６３が対応する多極磁石１４のＳ極と隣接するＮ極に対応している。集磁部６４に搭載される４個目の磁気センサ４４は、軸方向において感磁部４４０が、磁気センサ４１、４２、４３の感磁部４１０、４２０、４３０と同じ位置になるように配置される。また、感磁部４３０と感磁部４４０との角度間隔θ３−４は、やはり多極磁石１４の着磁角度θｍと等倍である。
したがって、磁気センサ４３と磁気センサ４４とは、「一対の磁気センサ」をなす。
【００５９】
ここで磁気センサ４４は、特許請求の範囲に記載の「第４の磁気センサ」に相当する。これにより、４個の磁気センサ４１〜４４のうちいずれの１個が故障した場合でも、残りの磁気センサにより「一対の磁気センサ」が構成されるため、第６実施形態と同様の効果が得られる。よって、信頼性がさらに向上する。
【００６０】
（第９実施形態）
図１７に示すように、第９実施形態のトルクセンサ１０９は、集磁リング６０５に２つの集磁部６１、６４が設けられる。集磁部６１、６４は、周方向中心面Ｕ１、Ｕ４上に設けられ、中立状態で、多極磁石１４の、間にＮ極とＳ極とを１つずつおいたＳ極及びＮ極に対応している。集磁部６１に搭載されるセンサ４１と集磁部６４に搭載されるセンサ４４とは、軸方向において感磁部４１０、４４０同士が同じ位置になるように配置されている。
【００６１】
また、感磁部４１０と感磁部４４０との角度間隔θ１−４は、多極磁石１４の着磁角度θｍの３倍に相当する。つまり、多極磁石１４の着磁角度θｍに対する磁気センサの感磁部同士の角度の比が第６〜第８実施形態では「１倍」であるのに対し、第９実施形態では１倍よりも大きい奇数倍となっている。
【００６２】
このように、一対の磁気センサの感磁部同士の角度が多極磁石１４の着磁角度θｍの奇数倍である場合、一対の磁気センサは、互いに異なる磁極に対応する。したがって、軸方向において感磁部同士が同じ位置になるように配置すると、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、回転角度に対して各磁気センサの出力変動が逆方向に増減する。そのため、それらの出力和を演算することで、出力変動が相殺される。
また、一対の磁気センサを、感磁部同士の角度が多極磁石１４の着磁角度θｍの３倍以上の奇数倍とするように配置することで、着磁角度θｍの１倍とする場合に比べ、磁気センサ同士の間隔を離し、漏れ磁束の影響を小さくすることができる。
【００６３】
次に、本発明の第１０実施形態について、図１８を参照して説明する。
（第１０実施形態）
図１８に示すように、第１０実施形態のトルクセンサ１１０は、集磁リング６０５に２つの集磁部６１、６３が設けられる。集磁部６１、６３は、周方向中心面Ｕ１、Ｕ３上に設けられ、中立状態で、多極磁石１４の、間にＮ極を１つおいたＳ極及びＳ極に対応している。集磁部６１に搭載されるセンサ４１と集磁部６３に搭載されるセンサ４３とは、軸方向において感磁部４１０、４３０同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置されている。
【００６４】
また、感磁部４１０と感磁部４３０との角度間隔θ１−３は、多極磁石１４の着磁角度θｍの２倍に相当する。つまり、多極磁石１４の着磁角度θｍに対する磁気センサの感磁部同士の角度の比が第６〜第９実施形態では奇数倍であるのに対し、第１０実施形態では偶数倍となっている。
【００６５】
このように、一対の磁気センサの感磁部同士の角度が多極磁石１４の着磁角度θｍの偶数倍である場合、一対の磁気センサは、互いに同種の磁極に対応する。したがって、軸方向において感磁部同士が軸方向中心面Ｖに対して対称となるように配置すると、多極磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたとき、回転角度に対して各磁気センサの出力変動が同方向に増減する。そのため、それらの出力差を演算することで、出力変動が相殺される。
【００６６】
（一対の磁気センサの出力和又は出力差により出力変動を相殺する実施形態の変形例）
一対の磁気センサを備え、その出力和又は出力差により出力変動を相殺するトルクセンサにおいて、「一組の集磁体」としての一組の集磁リングを備えなくてもよい。
【００６７】
［磁気シールド部材を用いて出力変動を低減する実施形態］
次に、磁気シールド部材を用いて出力変動を低減する本発明の第１１〜第１４実施形態について、図１９〜図２８を参照して説明する。
【００６８】
（第１１実施形態）
第１１実施形態に特有の構成について、図１９〜図２３を参照して説明する。第１１実施形態のトルクセンサ２０１の一組の集磁リング５０１は、半円形状の本体部５６、本体部５６の径外方向に突出する集磁部５１、及び、本体部５６と集磁部５１とを連結する連結部５７から構成され、ヨーク３１、３２の磁束を集磁部５１に集める。一組の集磁リング５０１は、特許請求の範囲に記載の「一組の集磁体」に相当する。
図２１、図２２に示すように、一組の集磁リング５０１の本体部５６は、軸方向において一組のヨーク３１、３２の間に設けられる。ここで、本体部５６は半円形状に形成されているため、ヨーク３１、３２の径外方向から組み付け可能である。
また、図２０に示すように、本体部５６は、半円の外縁がヨーク３１、３２の外周と一致するように設けられており、軸方向に投影したときヨーク３１、３２と重複している。
【００６９】
一組の集磁リング５０１の集磁部５１について、図１９の上側の集磁部と下側の集磁部とを区別するときは、上側の集磁部の符号末尾に「１」を付し、下側の集磁部の符号末尾に「２」を付す。以下の第１２〜第１４実施形態でも同様とする。
図１９、図２１、図２２に示すように、集磁部５１１と集磁部５１２との間には、磁気センサ４１が備えられている。磁気センサ４１は、感磁部４１０が樹脂でモールドされた平板状のＩＣパッケージの形態で構成されており、具体的には、ホール素子や磁気抵抗素子のＩＣパッケージである。
【００７０】
トルクセンサ２０１は、リング状の磁気シールド部材７１を備えることを特徴とする。磁気シールド部材７１は、鉄やパーマロイ等の軟磁性体で形成され、軸方向において一組のヨーク３１、３２の間であって、径方向において、多極磁石１４の着磁円周面の外側かつ磁気センサ４１の感磁部４１０の内側に設けられる。
また本実施形態では、磁気シールド部材７１は、径方向において、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の外側であって、集磁リング５０１の本体部５６の内縁の内側に設けられる。言い換えれば、磁気シールド部材７１は、径方向において、一組の集磁リング５０１の本体部５６とずれた位置に設けられる。
さらに本実施形態では、磁気シールド部材７１は、多極磁石１４又はヨーク３１、３２と共に回転可能な側に設置される。
【００７１】
ここで、トルクセンサ２０１の作動について、図２１、図２２を参照して説明する。
図２１は、入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが加わっておらず、トーションバー１３に捩じれ変位が生じていない中立状態を示す。このとき、図の多極磁石１４の正面の中央にＳ極が見えている。また、ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の中心が、多極磁石１４のＮ極とＳ極との境界に一致する。
【００７２】
この状態では、磁気ヨーク３１、３２の爪３１５、３２５には、多極磁石１４のＮ極とＳ極から同数の磁力線が出入りするため、一方の磁気ヨーク３１と他方の磁気ヨーク３２の内部でそれぞれ磁力線が閉ループを形成する。したがって、磁気ヨーク３１と磁気ヨーク３２との間のギャップに磁束が漏れることはなく、磁気センサ４１が検出する磁束密度はゼロとなる。
【００７３】
入力軸１１と出力軸１２との間に操舵トルクが印加されてトーションバー１３に捩じれ変位が生じると、入力軸１１に固定された多極磁石１４と出力軸１２に固定された一組の磁気ヨーク３１、３２との相対位置が周方向に変化する。図２２（ａ）、（ｂ）は、中立状態から、多極磁石１４がヨーク３１、３２に対し相対回転した状態を示す。図２２（ａ）は、多極磁石１４が正面から見て左方向に７．５°回転した状態を示し、図２２（ｂ）は、多極磁石１４が正面から見て右方向に７．５°回転した状態を示している。
【００７４】
図２２（ａ）の状態では、ヨーク３１の爪３１５がＮ極と、ヨーク３２の爪３２５がＳ極と対向する。図２２（ｂ）の状態では、ヨーク３１の爪３１５がＳ極と、ヨーク３２の爪３２５がＮ極と対向する。そのため、磁気ヨーク３１と磁気ヨーク３２には、それぞれ逆の極性を有する磁力線が増加する。
その結果、磁気センサ４１を通過する磁束密度は、トーションバー１３の捩じれ変位量に略比例し、かつトーションバー１３の捩じれ方向に応じて極性が反転する。この磁束密度を磁気センサ４１が検出し、電圧信号として出力することで、トルクセンサ２０１は、入力軸１１と出力軸１２との間の操舵トルクを検出する。
【００７５】
図２３を参照すると、磁気センサ４１で検出される磁束ΦＤは、多極磁石１４のＮ極からヨーク３１、集磁リング５０１の集磁部５１１を経由して磁気センサ４１に到達する。そして、磁気センサ４１を通り、さらに集磁リング５０１の集磁部５１２、ヨーク３２を経由して、多極磁石１４の図示断面とは異なる断面にあるＳ極へ向かう。
【００７６】
ところで、上記構成のトルクセンサ２０１では、多極磁石１４とヨーク３１、３２とが一体に回転したときには、磁気センサ４１の出力は一定であることが望ましい。しかし、仮に磁気シールド部材７１を設けない場合には、図２３に破線で示す磁束ΦＲが、多極磁石１４からヨーク３１、３２を経由せず空間を通って直接磁気センサ４１の感磁部４１０に到達する。この磁束ΦＲの影響により、出力変動が発生する。
【００７７】
そこで本実施形態では、磁気シールド部材７１を設けることで、多極磁石１４から直接磁気センサ４１に向かう磁束ΦＲを遮蔽する。これをイメージで表すと、多極磁石１４から空中に放射された磁束ΦＲ’は、磁気シールド部材７１に当たって跳ね返されるため、磁気センサ４１に到達しない。
図２３を参照すると、磁気シールド部材７１を設ける最適な位置を推測することができる。軸方向においては、磁気シールド部材７１をヨーク３１、３２の間に設ける必要があることは自明であり、特に、磁気シールド部材７１が軸方向の範囲に磁気センサ４１を含むようにすることが好ましい。
【００７８】
径方向においては、磁気シールド部材７１をヨーク３１、３２の爪３１５、３２５よりも磁気センサ４１側、すなわち爪３１５、３２５の外側に設ける必要があることは自明である。また、仮に磁気シールド部材７１と一組の集磁リング５０１の本体部５６とが径方向において重なると、集磁リング５０１の一方の本体部５６から磁気シールド部材７１を経由して他方の本体部５６へ向かう磁気経路が構成される。すると、集磁リング５０１に集められた磁束の一部がこの経路に逃げるため、磁気センサ４１へ伝わる磁束が減少することとなる。これを防ぐため、磁気シールド部材７１は、径方向において、一組の集磁リング５０１の本体部５６とずれた位置に設けられることが好ましい。
【００７９】
以上の構成により、本実施形態のトルクセンサ２０１は、磁気シールド部材７１を設けることで、多極磁石１４から直接磁気センサ４１に向かう磁束を遮蔽することができる。よって、図２４に示すように、磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたときの出力変動を低減することができる。
【００８０】
ここで、本実施形態では、磁気シールド部材７１は、多極磁石１４又はヨーク３１、３２と共に回転可能な側に設置されるため、磁気センサ４１と対向しシールド機能を発揮する部位が回転に伴って周方向に変化する。したがって、磁気シールド部材７１は、全周にわたってリング状に形成される必要がある。
【００８１】
また、本実施形態では、一組の集磁リング５０１を備えることで、ヨーク３１、３２の磁束を効率良く集磁部５１に集めることができる。一組の集磁リング５０１の本体部５６は半円形状に形成されており、ヨーク３１、３２の径外方向から組み付け可能であるため、環状の集磁リングに比べ組み付け性が向上する。
また、一組の集磁リング５０１の本体部５６は、軸方向においてヨーク３１、３２の間に設けられ、軸方向に投影したときヨーク３１、３２と重複しているため、集磁可能な磁束量を増加することができる。
【００８２】
続いて、第１２〜第１４実施形態について、図２５〜図２８を参照して説明する。これらの実施形態は、磁気シールド部材の軸方向の配置は第１１実施形態と同様であり、磁気シールド部材の径方向の配置や形状等が第１１実施形態と異なる。
【００８３】
（第１２実施形態）
図２５に示すように、第１２実施形態のトルクセンサ２０２は、第１１実施形態と同様に環状の磁気シールド部材７２が設けられている。この磁気シールド部材７２は、多極磁石１４又はヨーク３１、３２と共に回転可能な側に設置される。
また、磁気シールド部材７２は、径方向において、集磁リング５０１の本体部５６の外縁の外側かつ磁気センサ４１の感磁部４１０の内側に設けられる。この場合、磁気シールド部材７２は、径方向において、一部が集磁リング５０１の連結部５７と重なるものの、大部分は集磁リング５０１の本体部５６とずれた位置に設けられる。
この構成により、第１１実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００８４】
（第１３、第１４実施形態）
図２６、図２７に示すように、第１３実施形態のトルクセンサ２０３は、リングを半分に切断した「Ｃ字状」の磁気シールド部材７３が設置される。この磁気シールド部材７３は、第１１、第１２実施形態とは異なり、回転側でなく、磁気センサ４１と共に固定される側に設置される。固定側に設置される場合には、周方向の磁気センサ４１側だけにシールド機能を発揮する部位を有していればよいため、このようなＣ字状に形成されている。
【００８５】
要するに、磁気シールド部材が固定側に設置される場合には、図２８に示す第１４実施形態のトルクセンサ２０４のように、最小限の磁気シールド部材７４は、周方向において少なくとも磁気センサ４１の範囲に対応する範囲に設けられるものであればよい。すなわち、磁気シールド部材７４の周方向の幅Ｗｓが磁気センサ４１の周方向の幅Ｗｄ以上であればよい。磁気シールド部材７４を最小限に形成することで、部品コストを低減することができる。
【００８６】
（磁気シールド部材を用いる実施形態の変形例）
多極磁石１４から直接磁気センサ４１に向かう磁束を磁気シールド部材によって遮蔽するトルクセンサにおいて、「一組の集磁体」としての一組の集磁リングを備えなくてもよい。一組の集磁リングを備えない場合、第１１、第１２実施形態のように、磁気シールド部材と集磁リングとが径方向に重なることについての配慮は不要となる。
【００８７】
［スペーサを用いて出力変動を低減する実施形態］
次に、スペーサを用いて出力変動を低減する本発明の第１５〜第１７実施形態について、図２９〜図３４を参照して説明する。
（第１５実施形態）
まず、第１５実施形態について、図２９〜図３２を参照して説明する。図２９に示すトルクセンサ２０５において、図の上側に示される入力軸１１側の集磁リング５０７は本体部５６１、連結部５７１、集磁部５１１を含み、図の下側に示される出力軸１２側の集磁リング５０７は本体部５６２、連結部５７２、集磁部５１２を含む。以下、集磁部５１１を「第１集磁部」、集磁部５１２を「第２集磁部」と区別する。
一組の集磁リング５０７は、特許請求の範囲に記載の「一組の集磁体」に相当する。
【００８８】
図２９〜図３１に示すように、第１集磁部５１１と第２集磁部５１２との間には、磁気センサ４１の他にスペーサ８１が介設されている。本実施形態では、スペーサ８１は、第１集磁部５１１と磁気センサ４１との間に設けられている。スペーサ８１は、樹脂等の非磁性体で形成されている。
【００８９】
磁気センサ４１は、感磁部４１０が樹脂でモールドされた平板状のＩＣパッケージの形態で構成されており、具体的には、ホール素子や磁気抵抗素子のＩＣパッケージである。ここで、一般に市販の磁気センサでは、ＩＣパッケージの厚さ方向の中心からずれた位置に感磁部が設けられている。例えば本実施形態では、図３０（ｂ）、図３１に示すように、感磁部４１０は、磁気センサ４１の厚さ方向の中心よりも第１集磁部５１１側にずれている。
そこで、第１集磁部５１１と磁気センサ４１との間に適当な厚さのスペーサ８１を介設することで、感磁部４１０が、第１集磁部５１１及び第２集磁部５１２から等距離の位置に配置されるようにする。すなわち、図３０（ｂ）、図３１において、第１集磁部５１１から感磁部４１０までの距離ｄ１と、第２集磁部５１２から感磁部４１０までの距離ｄ２とが等しくなるように調整する。
【００９０】
スペーサ８１は、樹脂等の非磁性体で形成されており、磁気センサ４１のＩＣパッケージの樹脂モールド部分と磁気的特性が同等である。したがって、距離ｄ１と距離ｄ２とが等しければ、第１集磁部５１１と感磁部４１０との間の磁気的な関係と、第２集磁部５１２と感磁部４１０との間の磁気的な関係が等価となる。
【００９１】
図３２に示すように、距離ｄ１と距離ｄ２とが異なる場合には、距離ｄ１と距離ｄ２のいずれが大きいかによって、磁石１４とヨーク３１、３２とを一体に回転させたときの回転角度に対し、互いに逆向きの出力変動が発生する。それに対し、本実施形態では、スペーサ８１を用いて距離ｄ１と距離ｄ２とを等しく調整することで、出力変動を低減することができる。
【００９２】
ところで図３１に示すように、感磁部４１０を含みトルクセンサ２０５の軸に直交する仮想平面Ｄを定義すると、集磁リング５０７は、集磁部５１１、５１２だけでなく本体部５６１、５６２も仮想平面Ｄに対称に形成されているため、両本体部５６１、５６２から仮想平面Ｄまでの距離ｅ１、ｅ２は等しい。また、多極磁石１４も仮想平面Ｄに対称に位置しているため、多極磁石１４の軸方向の両端部から感磁部４１０までの距離ｆ１、ｆ２は等しい。
【００９３】
しかしながら、出力変動の抑制効果は、あくまで、「感磁部４１０が第１集磁部５１１及び第２集磁部５１２から等距離の位置にある」構成によって実現されるのであり、集磁リング５０７の本体部５６１、５６２や多極磁石１４の対称性は重要な意味を持たない。したがって、第１５実施形態に代えて、次の第１６、第１７実施形態を採用してもよい。
【００９４】
（第１６、第１７実施形態）
図３３に示すように、第１６実施形態のトルクセンサ２０６では、集磁リング５０８の本体部５６３、５６４が仮想平面Ｄに対して非対称である。すなわち、図の上側の本体部５６３から仮想平面Ｄまでの距離ｅ１と図の下側の本体部５６４から仮想平面Ｄまでの距離ｅ３とは異なる。
【００９５】
また、図３４に示すように、第１７実施形態のトルクセンサ２０７では、多極磁石１４は、仮想平面Ｄに対して非対称である。すなわち、多極磁石１４の上端から仮想平面Ｄまでの距離ｆ１と多極磁石１４の下端から仮想平面Ｄまでの距離ｆ３とは異なる。
しかし、第１６、第１７実施形態のいずれも、第１集磁部５１１から感磁部４１０までの距離ｄ１と、第２集磁部５１２から感磁部４１０までの距離ｄ２とは等しい。したがって、第１５実施形態と同様に、出力変動を低減することができる。
【００９６】
（スペーサを用いる実施形態の変形例）
スペーサの数は１つに限らず、複数のスペーサを組み合わせてもよい。例えば、第１集磁部５１１と磁気センサ４１との間と、第２集磁部５１２と磁気センサ４１との間とに、厚さの異なるスペーサをそれぞれ介設してもよい。その場合、２つのスペーサの厚さの差を利用して、集磁部５１１、５１２の中心に感磁部４１０を配置することができる。
或いは、集磁部を厚さ方向の中心に配置したＩＣパッケージを特別に製作してもよい。この場合、思想的には、ＩＣパッケージの樹脂モールド部分の一部が本発明のスペーサを包含するものと解釈することができる。
【００９７】
［本発明による出力変動を低減するトルクセンサのその他の実施形態］
（ア）多極磁石の磁極数は、１２極対、２４極に限らない。また、これに対応するヨーク３１、３２の爪３１５、３２５の数も各１２個に限らない。
（イ）上記説明におけるＮ極とＳ極とを逆にしてもよい。
【００９８】
（ウ）上記実施形態では、「磁石および一組の磁石端ヨーク」がトーションバー１３の入力軸１１側に固定され、「一組の中間ヨーク」がトーションバー１３の出力軸１２に固定される。これと逆に、「磁石および一組の磁石端ヨーク」が出力軸１２に、「一組の中間ヨーク」が入力軸１１に固定されてもよい。
【００９９】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。例えば、電動パワーステアリング装置に限らず、軸トルクを検出する様々な装置に適用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１０１〜１０５、１１０・・・トルクセンサ、
１１  ・・・入力軸（第１の軸）、  １２  ・・・出力軸（第２の軸）、
１３  ・・・トーションバー、    １４  ・・・多極磁石、
３１、３２・・・一組のヨーク、
４１、４２、４３・・・一対の磁気センサ、
４１０、４２０、４３０・・・感磁部、
５０２〜５０６、６０６・・・一組の集磁リング（一組の集磁体）、
９１  ・・・ＥＣＵ（演算手段）。
【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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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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