(57)【要約】【課題】小型化が可能で、回転検出部とトルク検出部との磁束の干渉を考慮することなく高精度にステアリング軸に加わるトルク及びステアリング軸の回転角を検出することが可能な車両用検出装置を提供する。【解決手段】車両用検出装置１は、入力軸１１と出力軸１２とを結合するトーションバー１３と、入力軸１１と共に回転するリング磁石２０と、リング磁石２０の磁極の境界部に向かい合い、出力軸１２と共に回転する第１及び第２のヨーク２１，２２と、第１のヨーク２１に対して磁気的に結合される第１のガイドリング２３と、第２のヨーク２２に対して磁気的に結合される第２のガイドリング２４と、トーションバー１３の捩じれに応じて変化する第１及び第２のガイドリング２３，２４の間の磁束を検出するトルク検出用の磁気センサ２５と、リング磁石２０の回転角に応じて変化する磁束を検出する回転角検出用の磁気センサ２７とを備える。【選択図】図１
2016138867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通の回転軸線を中心として回転する第１の回転軸と第２の回転軸とを結合し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間で伝達されるトルクに応じて正方向及び逆方向に捩じれる軸状の弾性部材と、
前記第１の回転軸と共に回転するように設けられ、周方向に沿って少なくとも１対の第１及び第２の磁極が形成された環状の磁石と、
前記第１及び第２の磁極の境界部に向かい合う第１の対向面を有し、前記第２の回転軸と共に回転する第１の軟磁性部材と、
前記第１の軟磁性部材との間に所定の間隔を有して配置され、前記第１及び第２の磁極の境界部に向かい合う第２の対向面を有し、前記第２の回転軸と共に回転する第２の軟磁性部材と、
前記第２の回転軸の回転に伴う前記第１の軟磁性部材との間の磁気抵抗の変化がないように、前記第１の軟磁性部材に対して所定の間隙をもって磁気的に結合される第３の軟磁性部材と、
前記第２の回転軸の回転に伴う前記第２の軟磁性部材との間の磁気抵抗の変化がないように、前記第２の軟磁性部材に対して所定の間隙をもって磁気的に結合される第４の軟磁性部材と、
前記弾性部材の捩じれに応じて変化する前記第３の軟磁性部材と第４の軟磁性部材との間の磁束を検出するトルク検出用の磁気センサと、
前記第１及び第２の回転軸と共に回転しない非回転部材に対して前記第３及び第４の軟磁性部材を保持する非磁性体からなる保持部材と、
前記非回転部材に対して固定され、前記磁石の回転角に応じて変化する磁束を検出する回転角検出用の磁気センサとを備え、
第１の軟磁性部材は、前記弾性部材が前記正方向に捩じれた場合に前記第１の対向面における前記第１の磁極との対向面積が増大し、かつ前記弾性部材が前記逆方向に捩じれた場合に前記第１の対向面における前記第２の磁極との対向面積が増大し、
前記第２の軟磁性部材は、前記弾性部材が前記正方向に捩じれた場合に前記第２の対向面における前記第２の磁極との対向面積が増大し、かつ前記弾性部材が前記逆方向に捩じれた場合に前記第２の対向面における前記第１の磁極との対向面積が増大する、
車両用検出装置。
【請求項２】
前記第１の軟磁性部材は、前記第１の対向面を含む外周面が前記磁石の内周面と平行に向かい合うように湾曲して前記回転軸線に沿って延在する第１の円弧片と、前記回転軸線に沿った軸方向における前記第１の円弧片の端部から外方に向かって突出する第１の突出片とを一体に有し、前記第１の突出片における突出方向の先端面が前記第３の軟磁性部材に対向し、
前記第２の軟磁性部材は、前記第２の対向面を含む外周面が前記磁石の内周面と平行に向かい合うように湾曲して前記回転軸線に沿って延在する第２の円弧片と、前記回転軸線に沿った軸方向における前記第２の円弧片の端部から外方に向かって突出する第２の突出片とを一体に有し、前記第２の突出片における突出方向の先端面が前記第４の軟磁性部材に対向し、
前記第３の軟磁性部材は、その内周面が前記第１の軟磁性部材の前記第１の突出片における前記先端面に対向する環状であり、
前記第４の軟磁性部材は、その内周面が前記第２の軟磁性部材の前記第２の突出片における前記先端面に対向する環状であり、
前記第３及び第４の軟磁性部材が、前記回転軸線と平行な方向に沿って並置された、
請求項１に記載の車両用検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の回転軸に加わるトルクと回転軸の回転数を検出する車両用検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のステアリング軸（回転軸）に加わるトルクとステアリング軸の回転数を検出する車両用検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この車両用検出装置は、ステアリング軸に加わるトルクを磁気的に検出するトルクセンサ（トルク検出部）と、ステアリング軸の回転数を磁気的に検出するインデックスセンサ（回転検出部）とを備える。
【０００４】
トルクセンサは、ステアリング軸の周囲を取り囲むように配置された円環状の第１磁石部と、第１磁石部の側方に配置された第１磁気センサとを備え、ステアリング軸に組み込まれたトーションバーの捩じり角度を第１磁石部によって形成される磁束密度の変化として検出する。
【０００５】
インデックスセンサは、ステアリング軸に取り付けられた円筒状のカラーと、ステアリング軸と一体に回転するようにカラーの外周に密接して配置されたヨークと、ヨークの側方にカラーの周方向に沿って配置された１対のインデックスセンサ用磁石からなる第２磁石部と、１対のインデックスセンサ用磁石の間に配置された第２磁気センサとを備えている。１対のインデックスセンサ用磁石は、共に第２磁気センサ側がＮ極を向くように配設されている。そして、インデックスセンサは、ステアリング軸の回転を第２磁石部によって形成される磁束密度の変化として検出する。
【０００６】
そして車両用検出装置は、インデックスセンサの第２磁石部とトルクセンサの第１磁気センサとの間に、第２磁石部から放射される磁束の方向を第１磁気センサの検出方向と異なる方向に変化させる磁性板を配置して構成されている。この磁性板により、第２磁石部から放射された磁束がトルクセンサの第１磁気センサに干渉してトルクセンサの検出精度が低下することを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２３７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、従来の車両用検出装置では、トルクセンサの円環状の第１磁石部がステアリング軸の周囲を取り囲むように配置され、インデックスセンサの第２磁石部がステアリング軸に取り付けられた円筒状のカラーに配置されているため、インデックスセンサとトルクセンサとの間の距離が短いと、インデックスセンサ用磁石の磁界の強度によっては、トルクセンサの検出精度に影響を与えるおそれがあった。この場合、例えばインデックスセンサをトルクセンサから離すことにより、インデックスセンサからトルクセンサへの磁束の干渉を低減することができるが、装置の大型化を招来してしまうこととなる。
【０００９】
そこで、本発明は、小型化が可能で、回転検出部の磁石とトルク検出部の磁石との間の磁束の干渉を考慮することなく、高精度にステアリング軸（回転軸）に加わるトルクとステアリング軸の回転角を検出することのできる車両用検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、共通の回転軸線を中心として回転する第１の回転軸と第２の回転軸とを結合し、前記第１の回転軸と前記第２の回転軸との間で伝達されるトルクに応じて正方向及び逆方向に捩じれる軸状の弾性部材と、前記第１の回転軸と共に回転するように設けられ、周方向に沿って少なくとも１対の第１及び第２の磁極が形成された環状の磁石と、前記第１及び第２の磁極の境界部に向かい合う第１の対向面を有し、前記第２の回転軸と共に回転する第１の軟磁性部材と、前記第１の軟磁性部材との間に所定の間隔を有して配置され、前記第１及び第２の磁極の境界部に向かい合う第２の対向面を有し、前記第２の回転軸と共に回転する第２の軟磁性部材と、前記第２の回転軸の回転に伴う前記第１の軟磁性部材との間の磁気抵抗の変化がないように、前記第１の軟磁性部材に対して所定の間隙をもって磁気的に結合される第３の軟磁性部材と、前記第２の回転軸の回転に伴う前記第２の軟磁性部材との間の磁気抵抗の変化がないように、前記第２の軟磁性部材に対して所定の間隙をもって磁気的に結合される第４の軟磁性部材と、前記弾性部材の捩じれに応じて変化する前記第３の軟磁性部材と第４の軟磁性部材との間の磁束を検出するトルク検出用の磁気センサと、前記第１及び第２の回転軸と共に回転しない非回転部材に対して前記第３及び第４の軟磁性部材を保持する非磁性体からなる保持部材と、前記非回転部材に対して固定され、前記磁石の回転角に応じて変化する磁束を検出する回転角検出用の磁気センサとを備え、第１の軟磁性部材は、前記弾性部材が前記正方向に捩じれた場合に前記第１の対向面における前記第１の磁極との対向面積が増大し、かつ前記弾性部材が前記逆方向に捩じれた場合に前記第１の対向面における前記第２の磁極との対向面積が増大し、前記第２の軟磁性部材は、前記弾性部材が前記正方向に捩じれた場合に前記第２の対向面における前記第２の磁極との対向面積が増大し、かつ前記弾性部材が前記逆方向に捩じれた場合に前記第２の対向面における前記第１の磁極との対向面積が増大する、車両用検出装置を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る車両用検出装置によれば、小型化が可能で、回転検出部とトルク検出部との磁束の干渉を考慮することなく高精度にステアリング軸に加わるトルク及びステアリング軸の回転角を検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両用検出装置の構成例を示す断面図である。
【図２】車両用検出装置の分解斜視図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、車両用検出装置の動作を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る車両用検出装置の構成例を示す断面図である。図２は、車両用検出装置の構成を説明するための分解斜視図である。図３（ａ）及び（ｂ）は、車両用検出装置の動作を説明するための説明図である。
【００１４】
図１では、ステアリング軸の回転軸線Ｏよりも左半分が第１のヨークを含む断面を示し、回転軸線Ｏよりも右半分が第２のヨークを含む断面を示している。また、図２及び図３では、車両用検出装置の一部の構成部材の図示を省略している。なお、以下の説明において、ステアリング軸の回転軸線Ｏに平行な方向を軸方向といい、ステアリング軸の回転軸線Ｏに直交する方向を径方向といい、軸方向及び径方向に直交する方向を周方向という場合がある。
【００１５】
この車両用検出装置１は、ステアリングホイールの操舵操作によって回転するステアリング軸１０に加わる操舵トルクを磁気的に検出するトルク検出部１Ａと、ステアリング軸１０の回転を磁気的に検出する回転検出部１Ｂとを備える。車両用検出装置１は、車両に搭載され、運転者がステアリングホイールに付与する操舵トルク、及びステアリング軸１０の回転角を検出するために用いられる。車両の操舵系には、操舵操作を補助する電動パワーステアリング装置が設けられ、車両用検出装置１が検出した操舵トルク及びステアリング軸１０の回転角（操舵角）に応じて電動パワーステアリング装置の電動モータが操舵輪を転舵するためのアシストトルクを出力する。
【００１６】
ステアリング軸１０は、ステアリングホイールに接続され、操舵力が入力される第１の回転軸となる入力軸１１と、電動パワーステアリング装置側に接続される第２の回転軸となる出力軸１２と、入力軸１１と出力軸１２とを結合する弾性部材となるトーションバー１３とを備え、ハウジング３の内部に回転可能に支持されている。図１では、ハウジング３の一部の断面における内面及び外面を二点鎖線で図示している。このハウジング３は、本発明の非回転部材の一例であり、入力軸１１及び出力軸１２と共に回転することなく、車体に対してチルト調節可能に支持されている。
【００１７】
入力軸１１、出力軸１２、及びトーションバー１３は、例えば鉄系金属等の磁性材料からなり、共通の回転軸線Ｏを中心として回転する。トーションバー１３は、ステアリングホイール側の一方の端部が固定ピン１４によって入力軸１１と相対回転不能に固定され、他方の端部が固定ピン１５によって出力軸１２と相対回転不能に固定されている。そして、トーションバー１３は、入力軸１１と出力軸１２との間で伝達されるトルクに応じて正方向及び逆方向に捩じれる。この捩じれ方向は、車両の旋回方向（ステアリングホイールの操舵方向）に応じて変化する。以下の説明では、車両の左旋回時におけるトーションバー１３の捩じれ方向を正方向とし、車両の右旋回時におけるトーションバー１３の捩じれ方向を逆方向とする。
【００１８】
（トルク検出部１Ａの構成）
トルク検出部１Ａは、周方向に沿って第１の磁極（Ｎ極２０ｎ）及び第２の磁極（Ｓ極２０ｓ）が形成された環状のリング磁石２０と、リング磁石２０の磁束の磁路を形成する第１及び第２のヨーク２１，２２ならびに第１及び第２のガイドリング２３，２４と、第１及び第２のガイドリング２３，２４の間に配置されたトルク検出用の磁気センサ２５と、第１及び第２のガイドリング２３，２４を保持する非磁性体からなる保持部材２６とによって構成されている。
【００１９】
リング磁石２０は、入力軸１１と共に回転するように設けられ、周方向に沿って第１及び第２の磁極が交互に形成されている。以下の説明では、第１の磁極を符号２０ｎで示すＮ極とし、第２の磁極を符号２０ｓで示すＳ極とする。本実施の形態では、リング磁石２０が樹脂からなる第１の固定部材２００にインモールドされ、この第１の固定部材２００が固定ピン１４によって入力軸１１に固定されている。また、本実施の形態では、リング磁石２０の周方向に沿って２対のＮ極２０ｎ及びＳ極２０ｓが形成されている。リング磁石２０としては、例えばフェライト磁石、ネオジウム磁石等の永久磁石を用いることができる。
【００２０】
第１及び第２のヨーク２１，２２は、樹脂からなる第２の固定部材２０１にインモールドされ、この第２の固定部材２０１が固定ピン１５によって出力軸１２に固定されている。第１のヨーク２１は、本発明の「第１の軟磁性部材」の一態様であり、第２のヨーク２２は、本発明の「第２の軟磁性部材」の一態様である。
【００２１】
第１のヨーク２１は、リング磁石２０のＮ極２０ｎとＳ極２０ｓとの磁極の境界部に向かい合う第１の対向面２１１ａを有し、出力軸１２と共に回転する。また、第１のヨーク２１は、第１の対向面２１１ａを含む外周面がリング磁石２０の内周面２０ａと平行に向かい合うように湾曲して回転軸線Ｏに沿って延在する第１の円弧片２１１と、回転軸線Ｏに沿った軸方向における第１の円弧片２１１の端部から外方に向かって突出する第１の突出片２１２とを一体に有している。第１の突出片２１２における突出方向（径方向外方）の先端面２１２ａは、後述する第１のガイドリング２３の環状部２３０の内周面２３０ａに対向する。
【００２２】
第１のヨーク２１の第１の対向面２１１ａは、その一部がリング磁石２０のＮ極２０ｎに対向し、他の一部がリング磁石２０のＳ極２０ｓに対向する。第１の対向面２１１ａにおけるＮ極２０ｎとの対向面積をＮ極対向面積Ｓｎ１とし、第１の対向面２１１ａにおけるＳ極２０ｓとの対向面積をＳ極対向面積Ｓｓ１とすると、車両が直進するステアリングホイールの中立位置では、Ｎ極対向面積Ｓｎ１とＳ極対向面積Ｓｓ１とが略等しく、トーションバー１３が正方向に捩じれる左旋回時にはＮ極対向面積Ｓｎ１がＳ極対向面積Ｓｓ１よりも大きくなり、トーションバー１３が逆方向に捩じれる右旋回時にはＳ極対向面積Ｓｓ１がＮ極対向面積Ｓｎ１よりも大きくなる。
【００２３】
すなわち、第１のヨーク２１は、トーションバー１３が正方向に捩じれた場合に第１の対向面２１１ａにおけるＮ極２０ｎとの対向面積が増大し、トーションバー１３が逆方向に捩じれた場合に第１の対向面２１１ａにおけるＳ極２０ｓとの対向面積が増大する。
【００２４】
第２のヨーク２２は、リング磁石２０のＮ極２０ｎ及びＳ極２０ｓの境界部に向かい合う第２の対向面２２１ａを有し、出力軸１２と共に回転する。また、第２のヨーク２２は、第２の対向面２２１ａを含む外周面がリング磁石２０の内周面２０ａと平行に向かい合うように湾曲して回転軸線Ｏに沿って延在する第２の円弧片２２１と、回転軸線Ｏに沿った軸方向における第２の円弧片２２１の端部から外方に向かって突出する第２の突出片２２２とを一体に有している。第２の突出片２２２における突出方向（径方向外方）の先端面２２２ａは、後述する第２のガイドリング２４の環状部２４０の内周面２４０ａに対向する。
【００２５】
第２のヨーク２２の第２の対向面２２１ａは、その一部がリング磁石２０のＳ極２０ｓに対向し、他の一部がリング磁石２０のＮ極２０ｎに対向する。第２の対向面２２１ａにおけるＳ極２０ｓとの対向面積をＳ極対向面積Ｓｓ２とし、第２の対向面２２１ａにおけるＮ極２０ｎとの対向面積をＮ極対向面積Ｓｎ２とすると、車両が直進するステアリングホイールの中立位置では、Ｓ極対向面積Ｓｓ２とＮ極対向面積Ｓｎ２とが略等しく、トーションバー１３が正方向に捩じれる左旋回時にはＳ極対向面積Ｓｓ２がＮ極対向面積Ｓｎ２よりも大きくなり、トーションバー１３が逆方向に捩じれる右旋回時にはＮ極対向面積Ｓｎ２がＳ極対向面積Ｓｓ２よりも大きくなる。
【００２６】
すなわち、第２のヨーク２２は、トーションバー１３が正方向に捩じれた場合に第２の対向面２２１ａにおけるＳ極２０ｓとの対向面積が増大し、トーションバー１３が逆方向に捩じれた場合に第２の対向面２２１ａにおけるＮ極２０ｎとの対向面積が増大する。
【００２７】
本実施の形態では、リング磁石２０に２対のＮ極２０ｎ及びＳ極２０ｓが形成されているので、この対数に対応して、２つの第１のヨーク２１、及び２つの第２のヨーク２２が、それぞれ周方向に所定の間隔を有して配置されている。なお、リング磁石２０には、少なくとも１対のＮ極２０ｎ及びＳ極２０ｓが形成されていればよく、リング磁石２０に１対のＮ極２０ｎ及びＳ極２０ｓのみが形成されている場合には、車両用検出装置１が１つの第１のヨーク２１、及び１つの第２のヨーク２２を有していればよい。
【００２８】
また、本実施の形態では、第１のヨーク２１の第１の突出片２１２、及び第２のヨーク２２の第２の突出片２２２が、それぞれの先端面２１２ａ，２２２ａ側ほど周方向の幅が広がる扇形状である。そして、第１の突出片２１２の先端面２１２ａは第１のガイドリング２３の環状部２３０の内周面２３０ａに平行に対向し、第２の突出片２２２の先端面２２２ａは第２のガイドリング２４の環状部２４０の内周面２４０ａに平行に対向する。
【００２９】
ただし、これに限らず、第１の突出片２１２の周方向の幅が、その径方向の全体に亘って第１の円弧片２１１の周方向の幅と同等であってもよく、第２の突出片２２２の周方向の幅が、その径方向の全体に亘って第２の円弧片２２１の周方向の幅と同等であってもよい。ただし、この場合でも、第１の突出片２１２の先端面２１２ａは、第１のガイドリング２３の環状部２３０の内周面２３０ａに平行に対向することが望ましく、第２の突出片２２２の先端面２２２ａは、第２のガイドリング２４の環状部２４０の内周面２４０ａに平行に対向することが望ましい。
【００３０】
第１及び第２のガイドリング２３，２４は、それぞれが全体として環状であり、回転軸線Ｏと平行な方向に沿って並置されている。第１のガイドリング２３は、本発明の「第３の軟磁性部材」の一態様であり、第２のガイドリング２４は、本発明の「第４の軟磁性部材」の一態様である。
【００３１】
また、第１及び第２のガイドリング２３，２４は、非磁性体からなる保持部材２６によって保持されている。本実施の形態では、保持部材２６が樹脂からなり、第１及び第２のガイドリング２３，２４が保持部材２６にインモールドされている。この保持部材２６は、ハウジング３に対して第１及び第２のガイドリング２３，２４を保持している。また、保持部材２６は、ハウジング３を介して車体に固定されているので、ステアリング軸１０が回転しても、第１及び第２のガイドリング２３，２４はステアリング軸１０と共に回転せず、車体に対する位置が固定されている。
【００３２】
第１のガイドリング２３は、出力軸１２の回転に伴う第１のヨーク２１との間の磁気抵抗の変化がないように、第１のヨーク２１に対して所定の間隙をもって磁気的に結合されている。また、第２のガイドリング２４は、出力軸１２の回転に伴う第２のヨーク２２との間の磁気抵抗の変化がないように、第２のヨーク２２に対して所定の間隙をもって磁気的に結合されている。
【００３３】
これら第１及び第２のガイドリング２３，２４の構成について、図２を参照してより具体的に説明すると、第１のガイドリング２３は、回転軸線Ｏを中心とする環板状に形成された環状部２３０と、環状部２３０から径方向外側に突出した突出部２３１と、突出部２３１における環状部２３０とは反対側の一端から第２のガイドリング２４側に延出した延出部２３２と、延出部２３２における突出部２３１とは反対側の一端から環状部２３０の径方向外側に突出し、後述する第２のガイドリング２４の対向部２４３に対向する対向部２３３とを一体に有している。
【００３４】
また、第２のガイドリング２４は、回転軸線Ｏを中心とする環板状に形成された環状部２４０と、環状部２４０から径方向外側に突出した突出部２４１と、突出部２４１における環状部２４０とは反対側の一端から第１のガイドリング２３側に延出した延出部２４２と、延出部２４２における突出部２４１とは反対側の一端から環状部２４０の径方向外側に突出し、第１のガイドリング２３の対向部２３３に対向する対向部２４３とを一体に有している。
【００３５】
第１のガイドリング２３の環状部２３０は、径方向の幅寸法が軸方向の厚み寸法よりも大きい円環板状であり、その内周面２３０ａが第１のヨーク２１の第１の突出片２１２の先端面２１２ａに対向する。また、第２のガイドリング２４の環状部２４０は、径方向の幅寸法が軸方向の厚み寸法よりも大きい円環板状であり、その内周面２４０ａが第２のヨーク２２の第２の突出片２２２の先端面２２２ａに対向する。
【００３６】
第１のヨーク２１における第１の突出片２１２の先端面２１２ａと、第１のガイドリング２３における環状部２３０の内周面２３０ａとの間には、径方向の隙間が形成されている。また、第２のヨーク２２における第２の突出片２２２の先端面２２２ａと、第２のガイドリング２４における環状部２４０の内周面２４０ａとの間には、径方向の隙間が形成されている。
【００３７】
回転軸線Ｏに沿った軸方向における第２のヨーク２２の第２の円弧片２２１の長さは、第１のヨーク２１の第１の円弧片２１１の軸方向の長さよりも長い。この長さの違いは、軸方向における第１のガイドリング２３と第２のガイドリング２４との位置の違いによるものである。
【００３８】
トルク検出用の磁気センサ２５は、第１のガイドリング２３の対向部２３３と、第２のガイドリング２４の対向部２４３との間に配置され、第１のガイドリング２３と第２のガイドリング２４との間の磁界を検出する。また、トルク検出用の磁気センサ２５は、第１及び第２のガイドリング２３，２４と共に保持部材２６にインモールドされ、ハウジング３に対して固定されている。
【００３９】
本実施の形態では、トルク検出用の磁気センサ２５が、ホール効果を用いて磁界の強度を電気信号に変換するホールＩＣであり、磁束密度の検出方向が互いに逆向きとなるように配置された１対のホール素子を有している。トルク検出用の磁気センサ２５の出力信号は、図略の制御装置に送られ、制御装置は、トルク検出用の磁気センサ２５の出力信号、及び後述する回転角検出用の磁気センサ２７の出力信号に基づいて、電動パワーステアリング装置の電動モータを制御する。
【００４０】
（回転検出部１Ｂの構成）
回転検出部３は、リング磁石２０と、ハウジング３に対して固定され、リング磁石２０の回転角に応じて変化する磁束を検出する回転角検出用の磁気センサ２７とによって構成されている。すなわち、リング磁石２０は、トルク検出部１Ａの構成要素であると共に、回転検出部１Ｂの構成要素でもある。
【００４１】
回転角検出用の磁気センサ２７は、磁束密度の変化の検出方向をリング磁石２０の軸方向及び周方向の２軸方向としている。また、回転角検出用の磁気センサ２７は、保持部材２６にインモールドされ、リング磁石２０の外周面２０ｂに対向して配置されている。なお、回転角検出用の磁気センサ２７は、検出素子として例えばホール素子を用いるが、ＭＲ（Magneto Resistance）素子、ＧＩＧ（Granular In Gap）素子、ＧＭＲ（Giant Magneto-resistive）素子等の他の素子を用いてもよい。
【００４２】
上記の制御装置は、回転角検出用の磁気センサ２７により検出されるリング磁石２０の軸方向及び周方向の磁束密度に応じてリング磁石２０の回転角を検出することができ、この回転角の変化量を積算することで、操舵角を算出することができる。
【００４３】
（車両用検出装置１の動作）
次に、図３（ａ）及び（ｂ）を参照して、車両用検出装置１の動作について説明する。図３（ａ）はステアリングホイールが中立位置にあり、トーションバー１３に捩じれが発生していない状態を示す斜視図であり、図３（ｂ）はトーションバー１３に正方向の捩じれが発生した状態を示す斜視図である。
【００４４】
トーションバー１３に捩じれが発生していない状態では、第１のヨーク２１の第１の対向面２１１ａにおけるＮ極対向面積Ｓｎ１とＳ極対向面積Ｓｓ１とが略等しく、第２のヨーク２２の第２の対向面２２１ａにおけるＮ極対向面積Ｓｎ２とＳ極対向面積Ｓｓ２とが略等しい。この状態では、第１及び第２のヨーク２１，２２、及び第１及び第２のガイドリング２３，２４に磁束が発生せず、トルク検出用の磁気センサ２５で検出される磁束密度が実質的にゼロである。
【００４５】
一方、ステアリング軸１０に操舵トルクが付与されると、入力軸１１と出力軸１２との間で伝達されるトルクに応じてトーションバー１３に捩じれが生じる。すると、この捩じれによってリング磁石２０と第１及び第２のヨーク２１，２２とが相対回転し、リング磁石２０の磁極（Ｎ極２０ｎ及びＳ極２０ｓ）に対する第１及び第２のヨーク２１，２２のそれぞれの第１及び第２の対向面２１１ａ，２２１ａの対向位置がリング磁石２０の周方向にずれる。
【００４６】
例えば図３（ｂ）に示すように、トーションバー１３が正方向に捩じれることによってリング磁石２０が第１及び第２のヨーク２１，２２に対して矢印Ｃ方向に所定角度（例えば５°）回転すると、第１のヨーク２１の第１の対向面２１１ａにおけるＮ極対向面積Ｓｎ１がＳ極対向面積Ｓｓ１よりも大きくなり、第２のヨーク２２の第２の対向面２２１ａにおけるＳ極対向面積Ｓｓ２がＮ極対向面積Ｓｎ２よりも大きくなる。これにより、第１のヨーク２１から第１のガイドリング２３を経てトルク検出用の磁気センサ２５を通過し、さらに第２のガイドリング２４から第２のヨーク２２を経てリング磁石２０に至る磁路に磁束が発生する。なお、トーションバー１３が逆方向に捩じれた場合には、上記の磁路に反対方向の磁束が発生する。
【００４７】
トルク検出用の磁気センサ２５によって検出される磁束密度は、トーションバー１３の捩じれ量が多くなるほど大きくなる。すなわち、トルク検出用の磁気センサ２５は、トーションバー１３の捩じれに応じて変化する第１のガイドリング２３と第２のガイドリング２４との間の磁束を検出する。また、トルク検出用の磁気センサ２５を通過する磁束は、トーションバー１３の捩じれ方向に応じてその向きが変化する。したがって、トルク検出用の磁気センサ２５の出力信号に基づいて、操舵方向（ステアリング軸１０の回転方向）及び操舵トルクを検出することが可能となる。
【００４８】
また、ステアリング軸１０の入力軸１１と共にリング磁石２０が回転すると、この回転に伴って、回転角検出用の磁気センサ２７で検出される磁束密度が変化する。これにより、リング磁石２０のハウジング３に対する回転角、すなわちステアリング軸１０の回転角を検出することが可能となる。
【００４９】
（実施の形態の作用及び効果）
上記説明した実施の形態によれば、トルク検出部１Ａにおけるトルク検出用の磁気センサ２５、及び回転検出部１Ｂにおける回転角検出用の磁気センサ２７が、共にリング磁石２０から放射される磁束を検出する。このため、仮にトルク検出部１Ａ及び回転検出部１Ｂがそれぞれ磁石を有する場合に比較して、部品点数の削減及び小型化が可能となる。また、トルク検出部１Ａと回転検出部１Ｂとの磁束の干渉を考慮することなく、高精度にステアリング軸１０に加わるトルク、及びステアリング軸１０の回転角を検出することが可能となる。
【００５０】
また、上記説明した実施の形態によれば、第１のヨーク２１の第１の突出片２１１の先端面２１１ａが第１のガイドリング２３の環状部２３０の内周面２３０ａに径方向の隙間をもって対向し、第２のヨーク２２の第２の突出片２２１の先端面２２１ａが第２のガイドリング２４の環状部２４０の内周面２４０ａに径方向の隙間をもって対向するので、車両用検出装置１の軸方向の小型化が可能となる。
【００５１】
（実施の形態のまとめ）
次に、以上説明した実施の形態から把握される技術思想について、実施の形態における符号等を援用して記載する。ただし、以下の記載における各符号等は、特許請求の範囲における構成要素を実施の形態に具体的に示した部材等に限定するものではない。
【００５２】
［１］共通の回転軸線（Ｏ）を中心として回転する第１の回転軸（１１）と第２の回転軸（１２）とを結合し、前記第１の回転軸（１１）と前記第２の回転軸（１２）との間で伝達されるトルクに応じて正方向及び逆方向に捩じれる軸状の弾性部材（１３）と、前記第１の回転軸（１１）と共に回転するように設けられ、周方向に沿って少なくとも１対の第１及び第２の磁極（２０ｎ，２０ｓ）が形成された環状の磁石（２０）と、前記第１及び第２の磁極（２０ｎ，２０ｓ）の境界部に向かい合う第１の対向面（２１１ａ）を有し、前記第２の回転軸（１２）と共に回転する第１の軟磁性部材（２１）と、前記第１の軟磁性部材（２１）との間に所定の間隔を有して配置され、前記第１及び第２の磁極（２０ｎ，２０ｓ）の境界部に向かい合う第２の対向面（２２１ａ）を有し、前記第２の回転軸（１２）と共に回転する第２の軟磁性部材（２２）と、前記第２の回転軸（１２）の回転に伴う前記第１の軟磁性部材（２１）との間の磁気抵抗の変化がないように、前記第１の軟磁性部材（２１）に対して所定の間隙をもって磁気的に結合される第３の軟磁性部材（２３）と、前記第２の回転軸（１２）の回転に伴う前記第２の軟磁性部材（２２）との間の磁気抵抗の変化がないように、前記第２の軟磁性部材（２２）に対して所定の間隙をもって磁気的に結合される第４の軟磁性部材（２４）と、前記弾性部材（１３）の捩じれに応じて変化する前記第３の軟磁性部材（２３）と第４の軟磁性部材（２４）との間の磁束を検出するトルク検出用の磁気センサ（２５）と、前記第１及び第２の回転軸（１１，１２）と共に回転しない非回転部材（３）に対して前記第３及び第４の軟磁性部材（２３，２４）を保持する非磁性体からなる保持部材（２６）と、前記非回転部材（３）に対して固定され、前記磁石（２０）の回転角に応じて変化する磁束を検出する回転角検出用の磁気センサ（２７）とを備え、第１の軟磁性部材（２１）は、前記弾性部材（１３）が前記正方向に捩じれた場合に前記第１の対向面（２１１ａ）における前記第１の磁極（２０ｎ）との対向面積が増大し、かつ前記弾性部材（１３）が前記逆方向に捩じれた場合に前記第１の対向面（２１１ａ）における前記第２の磁極（２０ｓ）との対向面積が増大し、前記第２の軟磁性部材（２２）は、前記弾性部材（１３）が前記正方向に捩じれた場合に前記第２の対向面（２２１ａ）における前記第２の磁極（２０ｓ）との対向面積が増大し、かつ前記弾性部材（１３）が前記逆方向に捩じれた場合に前記第２の対向面（２２１ａ）における前記第１の磁極（２０ｎ）との対向面積が増大する、車両用検出装置（１）。
【００５３】
［２］前記第１の軟磁性部材（２１）は、前記第１の対向面（２１１ａ）を含む外周面が前記磁石（２０）の内周面（２０ａ）と平行に向かい合うように湾曲して前記回転軸線（Ｏ）に沿って延在する第１の円弧片（２１１）と、前記回転軸線（Ｏ）に沿った軸方向における前記第１の円弧片（２１１）の端部から外方に向かって突出する第１の突出片（２１２）とを一体に有し、前記第１の突出片（２１２）における突出方向の先端面（２１２ａ）が前記第３の軟磁性部材（２３）に対向し、前記第２の軟磁性部材（２２）は、前記第２の対向面（２２１ａ）を含む外周面が前記磁石（２０）の内周面（２０ａ）と平行に向かい合うように湾曲して前記回転軸線（Ｏ）に沿って延在する第２の円弧片（２２１）と、前記回転軸線（Ｏ）に沿った軸方向における前記第２の円弧片（２２１）の端部から外方に向かって突出する第２の突出片（２２２）とを一体に有し、前記第２の突出片（２２２）における突出方向の先端面（２２２ａ）が前記第４の軟磁性部材（２４）に対向し、前記第３の軟磁性部材（２３）は、その内周面（２３０ａ）が前記第１の軟磁性部材（２１）の前記第１の突出片（２１２）における前記先端面（２１２ａ）に対向する環状であり、前記第４の軟磁性部材（２４）は、その内周面（２４０ａ）が前記第２の軟磁性部材（２２）の前記第２の突出片（２２２）における前記先端面（２２２ａ）に対向する環状であり、前記第３及び第４の軟磁性部材（２３，２４）が、前記回転軸線（Ｏ）と平行な方向に沿って並置された、前記［１］に記載の車両用検出装置（１）。
【００５４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記に記載した実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
【００５５】
また、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、検出用磁石２０は磁極が４極である構成としたが、これに限定されず、例えば２極でもよく、６極や８極でもよい。これにより、磁極数を多くした場合には、ステアリング軸１０の操舵角を高精度に求めることが可能である。この場合、第１及び第２のヨークは、リング磁石２０の極数に対応して、それぞれの磁極の境界部毎に設けるようにすればよい。
【００５６】
また、上記実施の形態では、それぞれ１つずつのトルク検出用の磁気センサ２５及び回転角検出用の磁気センサ２７を用いる場合について説明したが、磁気センサ２５及び回転角検出用の磁気センサ２７の数量について特に制限はない。
【００５７】
また、上記実施の形態では、第１のヨーク２１の第１の突出片２１１の先端面２１１ａが第１のガイドリング２３の環状部２３０の内周面２３０ａに径方向の隙間をもって対向し、第２のヨーク２２の第２の突出片２２１の先端面２２１ａが第２のガイドリング２４の環状部２４０の内周面２４０ａに径方向の隙間をもって対向するように構成した場合について説明したが、第１のヨーク２１及び第１のガイドリング２３は、ステアリング軸１０の回転に伴う磁気抵抗の変化がないように配置されていればよいので、例えば第１のヨーク２１の第１の突出片２１１と第１のガイドリング２３の環状部２３０とが、軸方向の隙間をもって対向していてもよい。また、第２のヨーク２２及び第２のガイドリング２４は、ステアリング軸１０の回転に伴う磁気抵抗の変化がないように配置されていればよいので、例えば第２のヨーク２２の第２の突出片２２１と第２のガイドリング２４の環状部２４０とが、軸方向の隙間をもって対向していてもよい。このように構成すれば、車両用検出装置１を径方向に小型化することが可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１…車両用検出装置
１０…ステアリング軸
１１…入力軸（第１の回転軸）
１２…出力軸（第２の回転軸）
１３…トーションバー（弾性部材）
２０…リング磁石（磁石）
２１…第１のヨーク（第１の軟磁性部材）
２２…第２のヨーク（第２の軟磁性部材）
２１１…第１の円弧片
２１２…第１の突出片
２２１…第２の円弧片
２２２…第２の突出片
２３…第１のガイドリング（第３の軟磁性部材）
２４…第２のガイドリング（第４の軟磁性部材）
２５…トルク検出用の磁気センサ
２６…保持部材
２７…回転角検出用の磁気センサ
【図１】
2016138867.tif 000003
【図２】
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【図３】
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