(57)【要約】【課題】本発明は、部品数の節減によって製造コストを節減することができるトルクアングルセンサーを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一実施形態に係るトルクセンサーングルセンサーは、中央に回転軸が配置されるハウジングにトルクセンサー部とアングルセンサー部とを備えることができる。トルクセンサー部は、ハウジングの内部に設けられるステーター、ステーターの中央に回転軸の回転動作に連動して回転可能に設けられるトルクマグネット、ハウジングに設けられ、トルクマグネットの磁場を伝達するコレクター、コレクターを介して伝達された磁場を感知する磁気素子モジュール、及び磁気素子モジュールが実装される印刷回路基板、を含み、印刷回路基板は、回転軸の軸方向に垂直な方向に配置され、磁気素子モジュールが一側終端に設けられる。【選択図】図１
2013242312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に回転軸が配置されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に設けられ、入力軸と出力軸との間のトルク変化を感知するトルクセンサー部と、
前記ハウジングの内部に設けられ、前記入力軸と出力軸との間の角度変化を感知するアングルセンサー部と、を含み
前記トルクセンサー部とアングルセンサー部は、前記ハウジングの互いに異なる区域に各々設けられることを特徴とする、トルクアングルセンサー。
【請求項２】
前記トルクセンサー部は、
前記ハウジングの内部に設けられるステーターと、
前記ステーターの中央に前記回転軸の回転動作に連動して回転可能に設けられるトルクマグネットと、
前記ハウジングに設けられ、前記トルクマグネットの磁場を伝達するコレクターと、
個別に動作する第１及び第２磁気素子が一つのパッケージで構成され、前記コレクターを介して伝達された磁場を感知する磁気素子モジュールと、
前記磁気素子モジュールが実装される印刷回路基板と、を含み、
前記印刷回路基板は、前記回転軸の軸方向に垂直な方向に配置され、前記磁気素子モジュールが一側終端に設けられる、請求項１に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項３】
前記コレクターは、
前記ステーターの上側に配置される上部コレクターと、
前記ステーターの下側に配置される下部コレクターと、を含み、
前記上部及び下部コレクターは、互いに対称形状に設けられ、中央付近に各々第１及び第２伝達部材が一体に形成される、請求項２に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項４】
前記第１及び第２伝達部材は、
前記上部及び下部コレクターと一体に設けられ、少なくとも２回折り曲げられ、その終端が前記磁気素子モジュールに面接触する、請求項３に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項５】
前記磁気素子モジュールは、磁気抵抗素子及びホール素子のいずれか一つで設けられる、請求項１に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項６】
前記ハウジングは、
前記ステーターの高さの１．２乃至１．５倍の高さを有する、請求項２に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項７】
前記アングルセンサー部は、
中央に結合する操舵入力軸と出力軸とで構成される回転軸の回転に連動回転するメインギアと、
前記メインギアとギア結合する第１サブギアと、
前記メインギア及び前記第１サブギアのいずれか一つとギア結合する第２サブギアと、を含み、
前記メインギアと第１及び第２サブギアは、前記ハウジングの内部に設けられ、
前記メインギアが１回転するとき、前記第２サブギアは、４乃至８回転する、請求項１に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項８】
前記メインギアが１回転するとき、前記第２サブギアは、４回転する、請求項７に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項９】
前記メインギア及び第１サブギアの回転数比は、１：３．７７７８である、請求項７に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項１０】
前記メインギアの歯数は、６８個、第１サブギアの歯数は、１８個、第２サブギアの歯数は、１７個である、請求項７に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項１１】
前記ハウジングは、
前記メインギアが設けられるメインハウジングと、
前記メインハウジングの一端に突出形成され、前記第１及び第２サブギアが設けられるサブハウジングと、を含む、請求項７に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項１２】
前記メインハウジングは、
前記メインギアの径より大きい径を有する内部空間部を有し、前記サブハウジングと連通する連結部を有する円筒状に設けられる、請求項１１に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項１３】
前記サブハウジングは、
前記メインハウジングの半径より小さい幅と、前記メインハウジングと対応する厚さを有する直方体形状を有する、請求項１１に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項１４】
前記サブハウジングは、
前記メインハウジングの一側壁面から延びて形成された別途の仕切部で構成され、前記第１及び第２サブギアの体積よりは大きく、前記メインハウジングよりは小さい体積を有する、請求項１１に記載のトルクアングルセンサー。
【請求項１５】
前記第１及び第２サブギアは、本体にマグネットが設けられ、
前記サブハウジングの前記第１及び第２サブギアに設けられたマグネットと対向する面には、前記マグネットの磁気力を感知する磁気抵抗素子（ＡＭＲ  ＩＣ）及びホール素子（Ｈａｌｌ  ＩＣ）のいずれか一つで設けられた磁気素子が設けられることを特徴とする、請求項１３に記載のトルクアングルセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に取り付けられ、入力軸と出力軸との間のトルク変化を感知できるトルクセンサーと、出力軸の回転角を測定できるトルクアングルセンサーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、自動車の操舵安全性を保障するための装置として、別途の動力で補助する補助操舵装置が用いられる。従来は、このような補助操舵装置として、油圧を利用した装置を用いていたが、最近では、動力の損失が少なく、正確性に優れた電動式操舵装置（ＥＰＳ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｐｏｗｅｒ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が用いられている。
【０００３】
このような電動式操舵装置は、車速センサー、トルクセンサー及びアングルセンサー等で感知した運行条件及び運転者の操作情報に基づいて、電子制御装置（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）でモーターを駆動して、旋回安全性を保障し、迅速な復原力を提供することによって、運転者にとって安全な走行ができるようにする。
【０００４】
車速センサーは、運行中の自動車の運行速度を感知し、トルクセンサーは、操舵軸に加えられるトルクを感知して、感知されたトルクに比例する電気信号を出力し、アングルセンサーは、操舵軸の回転角に比例する電気信号を出力する装置である。
【０００５】
ところが、トルクセンサーは、少なくとも２つの磁気素子を用いて、操舵軸に加えられるトルクを測定して、一つの磁気素子が故障したり誤作動したりしても他の磁気素子が正常動作可能に構成されるが、このような構成によると、トルクセンサーの体積が大きくなり、各々の磁気素子を個別に印刷回路基板に設けるという煩わしさがある。
【０００６】
一方、トルクアングルセンサーは、ケースの内部にローターとステーターとが設けられ、ローターに設けられたメインギアと、メインギアと歯合される少なくとも２つのサブギアとを備える。トルクセンサーの場合、ローターの外周面に沿ってマグネットが配置され、その外周面に、マグネットの極性に対応する突出片を有するステーターが配置されることにより、相互回転量の差によって磁気量を検出し、入力軸と出力軸のトルクを検出して電子制御装置に転送する。アングルセンサーの場合、運転者が操舵ホイールを回転させることによって、操舵軸に付けられたメインギアがこれに連動して回転しながら回転角度に差が生じ、この時、メインギアに歯合されたサブギアに付けられたマグネットの磁場と回転方向を磁気素子が認識して、信号を電子制御装置に転送する。磁気素子としては、一般に、磁気抵抗素子（ＡＭＲ  ＩＣ）とホール素子（ＨＡＬＬ  ＩＣ）が多く用いられる。
【０００７】
一方、メインギアの１回転当たりのサブギアの回転数が略２回転となる一般のアングルセンサーの場合、サブギアの１回転当たりの最大誤差が１度ほど生じる可能性があるため、アングルセンサーが出力する角度非線形性（Ａｎｇｌｅ  Ｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）の影響を減らすことができるアルゴリズムを制御部に設ける必要があり、このような誤差を最小化できるアングルセンサーの開発が求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、部品数の節減によって製造コストを節減することができ、小型化できるように構造が改善されたトルクセンサー部と、メインギアとサブギアの歯数を減らして、メインギアとサブギアをより小型に構成すると共に、サブギアの配置位置を最適化して、製品の小型化が可能なように構造が改善されたアングルセンサー部とを有するトルクアングルセンサーを提供することにその目的がある。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、サブギアの回転数の最適化により、アングルセンサーの誤差を減らし、出力線形性を向上させたアングルセンサー部を有するトルクアングルセンサーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施形態に係るトルクアングルセンサーは、中央に回転軸が配置されるハウジングにトルクセンサー部とアングルセンサー部とを備える。トルクセンサー部は、ハウジングの内部に設けられるステーターと、ステーターの中央に、回転軸の回転動作に連動して回転可能に設けられるトルクマグネットと、ハウジングに設けられ、トルクマグネットの磁場を伝達するコレクターと、コレクターを介して伝達された磁場を感知する磁気素子モジュールと、磁気素子モジュールが実装される印刷回路基板と、を含み、印刷回路基板は、回転軸の軸方向に垂直な方向に配置され、磁気素子モジュールは一側終端に設けられる。
【００１１】
コレクターは、ステーターの上側に配置される上部コレクターと、ステーターの下側に配置される下部コレクターと、を含み、上部及び下部コレクターは、互いに対称形状に設けられ、中央付近に各々第１及び第２伝達部材が一体に形成されることが好ましい。
【００１２】
第１及び第２伝達部材は、上部及び下部コレクターと一体に形成され、少なくとも２回折り曲げられ、その終端が磁気素子モジュールに面接触することが好ましい。
【００１３】
磁気素子モジュールは、個別に動作する第１及び第２磁気素子が一つのパッケージで構成されてもよい。
【００１４】
この時、第１及び第２磁気素子は、磁気抵抗素子及びホール素子のいずれか一つで設けられることが好ましい。
【００１５】
または、磁気素子モジュールは、個別に動作する少なくとも２つ以上の磁気素子が一つのパッケージで構成されてもよい。
【００１６】
ハウジングは、ステーターの高さの１．２乃至１．５倍の高さを有することが好ましい。
【００１７】
アングルセンサー部は、操舵入力軸と出力軸との間に配置されて、操舵入力軸及び出力軸の角度を測定するものであり、ハウジングの中央に結合する操舵入力軸と出力軸とで構成される回転軸の回転に連動回転するメインギアと、メインギアとギア結合する第１サブギアと、第１サブギアとギア結合する第２サブギアと、を含み、メインギアと第１及び第２サブギアは、ハウジングの内部に設けられ、メインギアが１回転するとき、第２サブギアが４乃至８回転することを特徴とする。
【００１８】
本発明の好ましい一実施形態によると、第２サブギアは、メインギア１回転当たり４回転することが好ましく、メインギア及び第１サブギアの回転数比は、１：３．７７７８である。
【００１９】
また、メインギアの歯数は、６８個、第１サブギアの歯数は、１８個、第２サブギアの歯数は、１７個で形成される。
【００２０】
ハウジングは、メインギアが設けられるメインハウジングと、メインハウジングの一端に突出形成され、第１及び第２サブギアが設けられるサブハウジングと、を含むことが好ましい。
【００２１】
メインハウジングは、メインギアの径より大きい径を有し、平面が円形になるように形成され、好ましくは、メインギアと対応する大きさの内部空間を有する円筒状に設けられることが好ましい。
【００２２】
サブハウジングは、メインハウジングの一側壁面から延びて形成され、メインハウジングより小さい体積を有し、好ましくは、メインハウジングの半径より小さい幅を有する直方体形状に設けられてもよい。
【００２３】
第１及び第２サブギアは、本体にマグネットが設けられ、サブハウジングの第１及び第２サブギアに設けられたマグネットの対向面には、マグネットの磁気力を感知する磁気素子が設けられてもよい。
【００２４】
この時、磁気素子は、磁気抵抗素子及びホール素子のいずれか一つで設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施形態に係るトルクアングルセンサーは、複数の磁気素子をパッケージングして、一つの磁気素子部品に単純化するため、部品数の節減による製造コストの節減と共に、組み立て工程が単純化し、トルクセンサーの高さを減らして製品の小型化が可能となる。
【００２６】
また、アングルセンサー部を構成するメインギアとサブギアの歯数が減るため、ギアの大きさを従来に比べて小さく形成することができ、メインギアとサブギアを互いに異なるハウジングに配置することから、アングルセンサーを構成するハウジングを小型化することができるため、アングルセンサーの小型化に有利である。
【００２７】
また、本発明は、サブギアの回転数が従来に比べて増加するように構成されるため、サブギアの１回転当たりで累積する非線形性（Ｎｏｎ−Ｌｉｎｅａｒｉｔｙ）に対する磁気素子自体のエラーレートを従来より改善させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態の概略的な構造を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る磁気素子とコレクターとの組み立て状態を示す分解斜視図である。
【図３】図１の側面図である。
【図４】図１の平面図である。
【図５】本発明に係るトルクアングルセンサーの構成を概略的に示す図である。
【図６】図５のメインギアと第１及び第２サブギアの連結構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係るトルクアングルセンサーについて図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明の一実施形態の概略的な構造を示す斜視図であり、図２は、本発明に係る磁気素子とコレクターとの組み立て状態を示す分解斜視図であり、図３は、図１の側面図、そして、図４は、図１の平面図である。
【００３１】
図１に示したように、本発明に係るトルクアングルセンサーは、ハウジング１の内部にトルクセンサー部とアングルセンサー部とが設けられ、トルクセンサー部は、示したように、ステーター１０、トルクマグネット２０、コレクター３０、磁気素子モジュール４０及び印刷回路基板５０を含むことができる。
【００３２】
ハウジング１は、内部に、ステーター１０、トルクマグネット２０、コレクター３０、磁気素子モジュール４０、及び印刷回路基板５０が設けられる空間部を形成し、トルクアングルセンサーの外観を形成する。ハウジング１の高さ（Ｈ）(図３参照)は、ステーター１０の高さに対応するが、好ましくは、ステーター高さの１．２乃至１．５倍の大きさになるように構成される。本発明の目的の一つは、小さいトルクアングルセンサーを提供することであるため、ハウジング１の高さ（Ｈ）は、極力小さく形成されることが好ましい。
【００３３】
ステーター１０は、上部及び下部ステーター１１、１２を含む。上部及び下部ステーター１１、１２には、上下交互配置される複数のティースが設けられ、ティースはトルクマグネット２０と一定の距離離隔するように配置されることが好ましい。
【００３４】
トルクマグネット２０はリング状に設けられ、外周面にＮ極とＳ極が一定の間隔で交互配置される。トルクマグネット２０は、図示していないトルクマグネットホルダーによって回転軸２の回転に連動して回転することができる。
【００３５】
コレクター３０は、上部コレクター３１と下部コレクター３２とを含む。
【００３６】
上部及び下部コレクター３１、３２は、図１及び図２に示したように、互いに対称形態で設けられ、リング状のトルクマグネット２０の円周の一部分を覆うように構成される。また、上部及び下部コレクター３１、３２は、各々の中央付近に第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａを備える。第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａは、上部及び下部コレクター３１、３２と一体に形成されるものであって、好ましくは、第１伝達部材３１ａは、上部コレクター３１の上側から下側へ折り曲げて形成され、第２伝達部材３２ａは、下部コレクター３２の下側から上側方向に折り曲げて形成してもよい。また、第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａは、図２に示したように、上部及び下部コレクター３１、３２の略中央付近に形成されることが好ましい。
【００３７】
また、第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａは、上部及び下部コレクター３１、３２と一体に形成されるが、好ましくは、金属材料で形成された上部及び下部コレクター３１、３２の終端に延長部を形成し、この延長部を磁気素子４０の上部面及び下部面と面接触できるように折り曲げられることが好ましい。即ち、回転軸２の軸方向を基準に、上部及び下部コレクター３１、３２の本体部分は、軸方向に対して垂直に形成され、第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａは、軸方向と平行になるように、上部及び下部コレクター３１、３２から延びた状態で９０度折り曲げて形成してもよい。そして、磁気素子４０と接触する終端は、第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａでさらに９０度折り曲げられて、上部及び下部コレクター３１、３２と平行になるように設けてもよい。
【００３８】
本発明の一実施形態の特徴は、１つの磁気素子モジュール４０でトルクアングルセンサーを構成したことにある。即ち、磁気素子モジュール４０は、図２に示したように、内部に少なくとも一対の第１及び第２磁気素子４１、４２を含むが、これに限定されるものではなく、必要に応じて、２つ以上の磁気素子を設けてもよい。
【００３９】
第１及び第２磁気素子４１、４２は、各々が個別動作するように構成され、一つのパッケージングされたモジュールで構成された磁気素子モジュール４０で設けられ、印刷回路基板５０に磁気素子モジュール４０を実装する構成で一度に設けることができる。
【００４０】
一方、磁気素子モジュール４０は、第１及び第２磁気素子４１、４２が互いに干渉することなく作動できるように、一定の距離に離隔配置される。この時、第１及び第２磁気素子４１、４２の離隔距離は、第１及び第２磁気素子４１、４２各々の幅以上になるように設けられる。
【００４１】
一方、磁気素子モジュール４０を構成する磁気素子は、磁気抵抗素子及びホール素子のいずれか一つで構成してもよい。
【００４２】
印刷回路基板５０は、図３及び図４に示したように、一側終端に磁気素子モジュール４０が設けられるものであって、本発明によると、回転軸２の軸方向と垂直な方向に配置できる。印刷回路基板５０の両側面には、図４に示したように、ハウジング１に固定できるネジ締結孔５１が形成され、図示していない制御部との連結のための端子孔等がさらに形成されてもよい。
【００４３】
以下、本発明に係るトルクアングルセンサーの動作を図面を参照して説明する。
【００４４】
運転者が操舵ホイールを回転させると、操舵ホイールと連結された回転軸２が回転しながら、トルクマグネット２０を回転させる。すると、トルクマグネット２０の磁場の変化は、コレクター３０の第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａを経て磁気素子モジュール４０に伝えられる。
【００４５】
この時、金属材料で形成された第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａは、コレクター３０の略中央付近に各々１つずつのみ設けられており、第１及び第２伝達部材３１ａ、３２ａの終端は、１つの部品で設けられた磁気素子モジュール４０と上側面と下側面で各々面接触するように構成されているため、磁気素子モジュール４０は、トルクマグネット２０の回転による磁場の変化を感知することができる。
【００４６】
一方、磁気素子モジュール４０の内部には、一つのパッケージの中に複数が個別に設けられる第１及び第２磁気素子４１、４２が設けられているため、これら第１及び第２磁気素子４１、４２で、個別に、コレクター３０で捕集された磁場の変化値を感知することができる。
【００４７】
従来技術の場合、互いに異なる部品で構成された２つの磁気素子が、それぞれ、トルクマグネット２０の磁場の変化を感知したが、本発明の一実施形態の場合には、一つの磁気素子モジュール４０の内部に個別構成された一対の磁気素子４１、４２が作動するため、２つの磁気素子が磁場変化を感知する構造自体は同様であるが、一つの磁気素子モジュール４０を印刷回路基板５０に設けるだけで済むため、部品数の減少による製造コストの節減は勿論のこと、組み立て作業をより簡素化することができる。
【００４８】
また、磁気素子モジュール４０が設けられている印刷回路基板５０は、磁気素子モジュール４０を終端に設けると共に、回転軸２の軸方向に垂直な方向にハウジング１に設けられるため、図３に示したように、ハウジング１の高さ（Ｈ）は、ステーター１０の高さと対応するように構成することが可能である。従って、従来構造と比べると、ハウジング１の高さ（Ｈ）を最小化することが可能となる。
【００４９】
以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係るアングルセンサー及びトルクアングルセンサーについて詳細に説明する。
【００５０】
図５は、本発明に係るトルクアングルセンサーの構成を概略的に示す図、図６は、図５のメインギアと第１及び第２サブギアとの連結構造を示す図である。本発明は、アングルセンサーに関するが、最近では、回転軸の角度のみを測定する単一のセンサーよりは、回転軸のトルクと回転角度を同時に測定できる複合センサーが脚光を浴びているため、本発明は、トルクとアングル情報を同時に測定できるトルクアングルセンサーを基準に説明する。
【００５１】
図５に示したように、トルクアングルセンサーは、トルクセンサー部とアングルセンサー部とで構成され、入力軸１１１３と出力軸１１１４と各々連結される。この時、入力軸１１１３は、運転者のステアリング（操舵）ホイールを回転させる力によって回転し、出力軸１１１４は、車両の前輪と連結されて、入力軸から力が伝達されて回転することができる。
【００５２】
トルクセンサー部は、ティース１１１１とトルクマグネット１１１２とで構成される。ティース１１１１は、ステーターに一体に形成され、入力軸１１１３と共に回転するトルクマグネット１１１２の外周側に一定の間隔に離隔配置され、トルクマグネット１１１２の回転による磁界の変化は、ステーターに結合されたコレクター１１２０を用いて収集することができる。
【００５３】
トルクマグネット１１１２は、略リング状に設けられ、その外周面にはＮ極とＳ極が交互配置されて、入力軸１１１３の回転に連動して、トルクマグネット１１１２が回転できるように構成される。
【００５４】
コレクター１１２０で収集された磁気情報は、磁気素子１１３０によって感知され、入力軸１１１３のトルクを感知することができる。この時、磁気素子１１３０は、ホール素子で構成されることが好ましく、必要に応じて、磁気抵抗素子で構成されてもよい。磁気素子１１３０は、所定の印刷回路基板１１３１に固定結合されることが好ましい。
【００５５】
アングルセンサー部は、図５及び図６に示したように、ハウジング１０１０の内部に設けられるメインギア１０２０及びサブギア１０３０で構成される。
【００５６】
ハウジング１０１０は、メインギア１０２０が設けられるメインハウジング１０１１と、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２が設けられるサブハウジング１０１２とで仕切られて設けられるが良い。
【００５７】
メインハウジング１０１１は、メインギア１０２０の径より少し大きい径を有するように形成され、図示したように、平面が略円形を有するように構成してもよい。一方、メインハウジング１０１１の中央には、入力軸１１１３と出力軸１１１４が通過できる通孔１０１３が形成されることが好ましい。
【００５８】
サブハウジング１０１２は、メインハウジング１０１１の一側壁面と連通するように形成され、メインハウジング１０１１とサブハウジング１０１２の連結部で、メインギア１０２０と第１サブギア１０３１とが互いにギア結合できるように構成されることが好ましい。サブハウジング１０１２の形状は、多様に構成することができるが、本発明の好ましい一実施形態によると、サブハウジング１０１２は、メインハウジング１０１１と対応する厚さを有するように構成され、略直方体になるように構成されることが好ましい。この時、サブハウジング１０１２の幅は、メインハウジング１０１１の径より小径に形成されるのが良く、好ましくは、メインハウジング１０１１の半径と対応するように構成してもよい。
【００５９】
一方、メインギア１０２０は、入力軸１１１３及び／または出力軸１１１４と共に回転するリング状に設けられ、サブギア１０３０は、メインギア１０２０に連動して回転する第１及び第２サブギア１０３１、１０３２で構成してもよい。
【００６０】
第１及び第２サブギア１０３１、１０３２には、図５に示したようにマグネット１０３１ａが設けられ、マグネット１０３１ａと対応するハウジング１０１０(図６参照)には、マグネット１０３１ａの磁気力を感知する磁気素子１０３１ｂが設けられる。磁気素子１０３１ｂは、磁気抵抗素子またはホール素子で構成してもよい。磁気素子１０３１ｂは、マグネット１０３１ａと対向する面に配置される必要があり、図５に示したように、ハウジング１０１０の一部を構成するサブハウジング１０１２の底面に設けられることが好ましい。
【００６１】
本発明の他の実施形態によると、メインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の各々は、互いにギア結合され、メインギア１０２０の回転に連動して、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２が回転することも可能である。即ち、メインギア１０２０が回転すると、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２は個別にメインギア１０２０とギア結合するため、メインギア１０２０の回転に連動して個別に回転することができるが、もし、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２のギア歯数を同一に構成すると、メインギア１０２０の回転に対して同じ回転数で作動することができ、互いに異なるギア歯数を有すると、各々のギア比により回転数が異なる可能性がある。第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の回転数比は、必要に応じて可変できる。
【００６２】
メインギア１０２０と、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２とで構成されるサブギア１０３０は、同じ種類のギアで構成される方が良いが、本発明の好ましい一実施形態によると、ギア１０２０、１０３１、１０３２は、共にスパーギア（ｓｐｕｒ  ｇｅａｒ）で構成されてもよい。
【００６３】
また、メインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２は、一定比率の歯数を有するように形成されるが、メインギア１０２０の１回転に対して、第２サブギア１０３２の回転数は、４乃至８回転以内で形成される。本発明の好ましい実施形態によると、メインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の歯数に応じたギア回転数比は、１：３．７７７８：４であり、メインギア１０２０の１回転に対して第２サブギア１０３２が４回転するように構成することが好ましい。このために、メインギア１０２０は、６８個のギア歯数を有し、第１サブギア１０３１は、１８個、第２サブギア１０３２は１７個を有する。
【００６４】
従来は、メインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２との間のギア比は、１：１．７７７８：２と設定されて、メインギア１０２０の１回転時に第２サブギア１０３２が２回転し、メインギア１０２０とサブギア１０３１、１０３２との間の周期は１，６２０度で構成して用いられたが、上記の本発明では、ギアの間の周期は同様に１，６２０度の周期を維持し、メインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２との歯数に応じたギア回転数比は、１：３．７７７８：４に変更して、メインギア１０２０の１回転時に第２サブギア１０３２が４回転するように構成した。
【００６５】
この時、ギアの間の周期を１，６２０度に固定するという意味は、時計回りまたは反時計回りに１，６２０度でメインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２を回転させた場合、最初の位置にメインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２が戻ってくるという意味で、この範囲内で本発明に係るアングルセンサーが使用可能であることを意味する。
【００６６】
このような本発明によると、各ギアの間の周期は、従来の構成と同様に維持されるため、従来製品の誤差補正のために制御部にインストールしたプログラムを変更することなく、本発明に係る改善されたトルクアングルセンサーをすぐに入れ替えて使用可能である。
【００６７】
また、上記のように、メインギア１０２０に対する第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の歯数を減らして回転数を増加させると、メインギア１０２０と第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の全体的な大きさを減らせるため、より小型化されたアングルセンサーを提供することが可能となる。
【００６８】
また、出力のファインゲイン（Ｆｉｎｅ  Ｇａｉｎ）を担う第２サブギア１０３２とメインギア１０２０の回転数比が従来の２回転から４回転に２倍増加するため、磁気素子で測定されるデータ量が２倍増加するので、測定誤差を５０％ほど減らすことができる。
【００６９】
一方、第２サブギア１０３２は、メインギア１０２０の１回転に対して、２ｎの回転数比で回転することが好ましい。しかし、第２サブギア１０３２の回転数を過度に大きく形成する場合、第２サブギア１０３２の大きさが過度に小さく形成されて、ギアの製作が難しくなる問題があるため、第２サブギア１０３２は、最大８回転するように構成されることが好ましい。
【００７０】
一方、上記のように、トルクアングルセンサーに本発明が適用される場合、ハウジング１０１０は、トルクアングルセンサーの外観を形成するケースとして使用可能であるため、メインギア１０２０は、ステーターの下側に設けることができ、メインギア１０２０と同じ平面上に第１及び第２サブギア１０３１、１０３２が配置できる。一般に、サブギアを、図示したように、２つ配置する理由は、効果的な回転量差を実現するためのものであるため、設計上必要な場合、１つまたは３つ以上配置できることは勿論である。
【００７１】
一方、上記では理解のために、トルクアングルセンサーに本発明を適用した構成を例示して説明したが、本発明はこれに限られるものではない。即ち、上記のように、トルクセンサー等と共に結合するトルクアングルセンサー（ＴＡＳ：Ｔｏｒｑｕｅ  Ａｎｇｌｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）は勿論、トルクインデックスセンサー（ＴＩＳ：Ｔｏｒｑｕｅ  Ｉｎｄｅｘ  Ｓｅｎｓｏｒ）のような複合センサーにも適用可能であり、トルクセンサーが除かれた、純粋に回転軸の回転角度のみを計算するためのアングルセンサーにも適用可能である。
【００７２】
例えば、上記の構成をトルクインデックスセンサーのような複合センサーに適用する場合、図示していないが、インデックスマグネットは、メインハウジング１０１１の内部の出力軸１１１４と連動する位置として、メインギア１０２０の下側に配置することができ、インデックスマグネットの１回転を感知するインデックスセンサーは、サブハウジング１０１２側に設けることができる。
【００７３】
以上のようにアングルセンサー部を構成すると、第２サブギア１０３２の回転数が従来の２回転から４回転に２倍増加するため、非線形性に対するホール素子自体のエラーレートは、ギア回転比に応じて減少するため、アングルセンサー部の出力値の信頼性が向上する。
【００７４】
また、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の歯数を従来に比べて減らしながら、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２の大きさも共に小型化されるため、アングルセンサー部の大きさの小型化に有利である。即ち、メインギア１０２０は、メインハウジング１０１１に、第１及び第２サブギア１０３１、１０３２は、メインハウジング１０１１とは別途の空間部を形成するサブハウジング１０１２に収められるため、メインハウジング１０１１の径を最小化することができるからである。
【００７５】
以上、本発明を実施形態及び添付図に基づいて詳細に説明した。しかし、以上の実施形態及び図面によって本発明の範囲が制限されるものではなく、本発明の範囲は特許請求範囲に記載された内容によってのみ制限されるべきである。
【符号の説明】
【００７６】
１、１０１０    ハウジング
１０、１１、１２    ステーター
２０、１１１２    トルクマグネット
３０、３１、３２    コレクター
３１ａ、３２ａ    伝達部材
４０    磁気素子モジュール
４１、４２    磁気素子
５０    印刷回路基板
５１    ネジ締結孔
１１１１    ティース
１１１３    入力軸
１１１４    出力軸
１１２０    コレクター
１１３０    磁気素子
１１３１    印刷回路基板
１０２０    メインギア
１０３０、１０３１、１０３２    サブギア
１０１１    メインハウジング
１０１２    サブハウジング
１０１３    通孔
１０３１ａ    マグネット
１０３１ｂ    磁気素子
【図１】
2013242312.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013242312.tif 000006
【図５】
2013242312.tif 000007
【図６】
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