(57)【要約】【課題】操舵トルク及び操舵角を検出可能なトルク操舵角センサにおいて、部品点数の増大ならびに組み付け工数の増大を抑制する。【解決手段】トルク操舵角センサ２は、第１回転部材１１１と共に回転し、周方向に複数の磁極が形成されたリング磁石３１と、トーションバー１１３の捩じれに応じてリング磁石３１の磁極との相対的な位置関係が変化する第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２と、第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２にそれぞれ磁気的に結合された環状の第１及び第２の集磁リング５１，５２と、第１及び第２の集磁リング５１，５２の間の磁界の強度を検出する第１の磁気検出素子６１と、リング磁石３１の回転に伴って変化する磁界の強度を検出する第２の磁気検出素子６２と、第１の磁気検出素子６１及び第２の磁気検出素子６２が実装面６３ａに実装された基板６３とを備え、基板６３は、実装面６３ａが回転軸線Ｏと平行な方向に沿うように配置されている。【選択図】図３
2016142713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールの操舵トルクに応じて捩れ角度を生じるトーションバーによって連結された第１回転部材と第２回転部材とを有する電動パワーステアリング装置における前記第１回転部材と前記第２回転部材との連結部に配置され、前記ステアリングホイールの操舵角及び操舵トルクを検出するトルク操舵角センサであって、
前記第１回転部材及び前記第２回転部材の回転軸線を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成され、前記第１回転部材と共に回転する環状のリング磁石と、
前記リング磁石による磁束の磁路を形成し、前記トーションバーの捩じれに応じて前記リング磁石の前記複数の磁極との相対的な位置関係が変化する複数の磁路形成部材と、
環状に形成された環状部を有し、前記複数の磁路形成部材にそれぞれ磁気的に結合された一対の集磁リングと、
前記一対の集磁リングの間の磁界の強度を検出するための第１の磁気検出素子と、
前記リング磁石の回転に伴って変化する磁界の強度に基づいて、前記第１回転部材の回転角を検出するための第２の磁気検出素子と、
前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子が実装面に実装された基板とを備え、
前記基板は、前記実装面が前記回転軸線と平行な方向に沿うように配置されている、
トルク操舵角センサ。
【請求項２】
前記一対の集磁リングは、前記環状部の周方向に沿って対向する一対の側板部を前記環状部の外側に有し、
前記一対の側板部の間に前記第１の磁気検出素子が配置された、
請求項１に記載のトルク操舵角センサ。
【請求項３】
前記第２の磁気検出素子は、前記リング磁石の外周面に対向し、
前記一対の側板部は、前記リング磁石の外周面よりも前記回転軸線から離れた位置に配置され、
前記基板は、前記第２の磁気検出素子が実装された第２の実装領域が、前記第１の磁気検出素子が実装された第１の実装領域よりも前記回転軸線側に突出して設けられた、
請求項２に記載のトルク操舵角センサ。
【請求項４】
前記リング磁石は、その磁極数が４以上である、
請求項１乃至３の何れか１項に記載のトルク操舵角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のステアリングホイールの操舵トルク及び操舵角を検出可能なトルク操舵角センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の電動パワーステアリング装置には、操舵トルクを検出可能なトルクセンサが設けられている。このようなトルクセンサは、操舵トルクに応じて捩れるトーションバーの捩じれ量を磁気的に検出するように構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
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同軸上に連結するトーションバーと、入力軸の端部に取付けられるリング状の磁石と、出力軸の端部に取付けられる一対の磁気ヨークと、磁気ヨークの外周に近接して配置される一対の集磁リングと、集磁リングに生じる磁束密度を検出する磁気センサとから構成される。磁気センサは、電動パワーステアリング装置の電動モータを制御する制御部の制御基板に接続されている。制御基板は、入力軸に対して直交するようにハウジング内に配置され、その中心部を入力軸が貫通している。
【０００４】
特許文献２に記載のトルクセンサは、操舵トルクに加えて、操舵角をも検出可能に構成されており、ステアリングシャフトの入力軸と出力軸とを連結するトーションバーと、ステアリングシャフトの入力軸に固定されたセンサヨークアセンブリと、センサヨークアセンブリの磁束を集める集磁ヨークアセンブリと、ステアリングシャフトの出力軸と共に回転する環状の永久磁石と、集磁ヨークアセンブリを構成する第１集磁ヨーク構成部と第２集磁ヨーク構成部との間に配置された第１磁気検出器と、永久磁石の外周面に対向して配置された第２磁気検出器とを有している。第１磁気検出器及び第２磁気検出器は、例えばホール素子やＭＲ素子、もしくはＭＩ素子からなり、トルクセンサを収容するギヤカバー内に固定されている。
【０００５】
上記のように構成された特許文献２に記載のトルクセンサは、トーションバーの捩じれ角に応じて第１磁気検出器で検出される磁界強度が変化することにより、操舵トルクを検出可能である。また、永久磁石の回転に伴って第２磁気検出器で検出される磁界強度が変化することによって隣り合うＮ極及びＳ極間における回転角を検出可能であり、この回転角を累計することによって操舵角を演算することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１０１２７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０６３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に記載のトルクセンサは、操舵角を検出可能であるという点で特許文献１に記載のトルクセンサよりも有利であるが、第１磁気検出器及び第２磁気検出器をそれぞれ基板に接続する場合、第１磁気検出器及び第２磁気検出器のステアリングシャフトの軸方向における位置が異なるので、例えば第１磁気検出器が搭載された第１基板と第２磁気検出器が搭載された第２基板とを、ステアリングシャフトの軸方向に沿って並置しなければならない。このため、部品点数の増大ならびに組み付け工数の増大を招来してしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みて、操舵トルク及び操舵角を検出可能なトルク操舵角センサにおいて、部品点数の増大ならびに組み付け工数の増大を抑制することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決することを目的として、ステアリングホイールの操舵トルクに応じて捩れ角度を生じるトーションバーによって連結された第１回転部材と第２回転部材とを有する電動パワーステアリング装置における前記第１回転部材と前記第２回転部材との連結部に配置され、前記ステアリングホイールの操舵角及び操舵トルクを検出するトルク操舵角センサであって、前記第１回転部材及び前記第２回転部材の回転軸線を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極が形成され、前記第１回転部材と共に回転する環状のリング磁石と、前記リング磁石による磁束の磁路を形成し、前記トーションバーの捩じれに応じて前記リング磁石の前記複数の磁極との相対的な位置関係が変化する複数の磁路形成部材と、環状に形成された環状部を有し、前記複数の磁路形成部材にそれぞれ磁気的に結合された一対の集磁リングと、前記一対の集磁リングの間の磁界の強度を検出するための第１の磁気検出素子と、前記リング磁石の回転に伴って変化する磁界の強度に基づいて、前記第１回転部材の回転角を検出するための第２の磁気検出素子と、前記第１の磁気検出素子及び前記第２の磁気検出素子が実装面に実装された基板とを備え、前記基板は、前記実装面が前記回転軸線と平行な方向に沿うように配置されている、トルク操舵角センサを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るトルク操舵角センサによれば、複数の磁気検出素子を用いて操舵トルク及び操舵角を検出可能としながら、これら磁気検出素子の配置のための部品点数の増大ならびに組み付け工数の増大を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施の形態に係るトルク操舵角センサが適用された電動パワーステアリング装置を示す模式図である。
【図２】トルク操舵角センサを示す外観斜視図である。
【図３】ステアリングシャフトの回転軸線に沿ったトルク操舵角センサの断面図である。
【図４】（ａ）及び（ｂ）は、トルク操舵角センサの一部の構成要素を示す斜視図である。
【図５】トルク操舵角センサの構成を説明するための分解斜視図である。
【図６】トルク操舵角センサの一部の構成要素を示す平面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態］
以下、本実施の形態について、図１乃至図６を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施の形態に係るトルク操舵角センサが適用された電動パワーステアリング装置１を示す模式図である。
【００１４】
この電動パワーステアリング装置１は、ステアリングホイール１０に連結されたステアリングシャフト１１と、ステアリングシャフト１１に自在継手１２を介して連結されたインタミディエイトシャフト（中間シャフト）１３と、インタミディエイトシャフト１３に自在継手１４を介して連結されたピニオンシャフト１５と、ピニオンシャフト１５のピニオン歯１５０と噛み合うラック歯１６０が形成されたラック軸１６と、ステアリングホイール１０の操舵操作に際してステアリングシャフト１１に付与される操舵トルクに応じて操舵補助力を発生させる操舵補助機構１７と、ステアリングホイール１０の操舵角及び操舵トルクを検出するトルク操舵角センサ２とを有している。
【００１５】
ラック軸１６は、図略のラックハウジングに支持され、ステアリングホイール１０の操舵操作に応じて車幅方向に移動する。転舵輪である左右前輪１９Ｌ，１９Ｒとラック軸１６とは、左右のタイロッド１８Ｌ，１８Ｒによって連結されている。ラック軸１６及びピニオンシャフト１５は、ラックアンドピニオン式の操舵機構を構成する。
【００１６】
本実施の形態では、操舵補助機構１７がラック軸１６に操舵補助力を付与するラックアシスト式の操舵補助機構であり、電動モータ１７０の回転力が例えばボールねじ機構によって直線方向の移動力に変換され、操舵補助力としてラック軸１６に付与される。ただし、操舵補助機構１７としては、ステアリングシャフト１１を支持するステアリングコラムに設けられ、電動モータ１７０の回転力を例えばウォームギヤ機構によって減速し、操舵補助力としてステアリングシャフト１１に付与するコラムアシスト式のものであってもよい。
【００１７】
操舵補助機構１７は、制御装置２０からモータ電流の供給を受け、このモータ電流に応じた操舵補助力を発生させる。制御装置２０は、トルク操舵角センサ２の出力信号に基づいて操舵トルク及び操舵角を演算するトルク・操舵角演算部２１と、トルク・操舵角演算部２１の演算結果に基づいて付与すべき操舵補助力を演算する操舵補助力演算部２２と、操舵補助力演算部２２で演算された操舵補助力に応じたモータ電流を出力し、操舵補助機構１７の電動モータ１７０を駆動するモータ駆動回路２３とを有している。
【００１８】
操舵補助力演算部２２は、操舵トルクが大きいほど、また操舵角の時間的な変化に基づいて演算される操舵速度が高いほど、操舵補助機構１７によって操舵機構に付与される操舵補助力が大きくなるように演算を行う。また、トルク・操舵角演算部２１で演算された操舵角は、例えば車両の横滑り防止装置（ＥＳＣ : Electronic Stability Control）等における制御にも用いられる。
【００１９】
ステアリングシャフト１１は、ステアリングホイール１０側の第１回転部材１１１と、インタミディエイトシャフト１３側の第２回転部材１１２とを有し、第１回転部材１１１と第２回転部材１１２とが、後述するトーションバーによって連結されている。トルク操舵角センサ２は、第１回転部材１１１と第２回転部材１１２との連結部に配置されている。なお、本実施の形態では、トルク操舵角センサ２がステアリングシャフト１１に配置されているが、これに限らず、例えばピニオンシャフト１５にトルク操舵角センサ２を配置してもよい。
【００２０】
（トルク操舵角センサの構成）
次に、トルク操舵角センサ２の構成について、図２乃至図６を参照して説明する。なお、以下では、説明の便宜上、ステアリングシャフト１１の軸方向におけるステアリングホイール１０側を「上」とし、その反対側（インタミディエイトシャフト１３側）を「下」として説明するが、この「上」又は「下」は、電動パワーステアリング装置１の使用状態における鉛直方向の上下を限定するものではない。
【００２１】
図２は、トルク操舵角センサ２を示す外観斜視図である。図３は、ステアリングシャフト１１の回転軸線Ｏに沿ったトルク操舵角センサ２の断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、トルク操舵角センサ２の一部の構成要素を示す斜視図である。図５は、トルク操舵角センサ２の構成を説明するための分解斜視図である。図６は、トルク操舵角センサ２の一部の構成要素を示す平面図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図である。
【００２２】
ステアリングシャフト１１の第１回転部材１１１及び第２回転部材１１２は、回転軸線Ｏを共有し、ステアリングホイール１０と共に回転する。図３に示すように、第１回転部材１１１と第２回転部材１１２とは、ステアリングホイール１０の操舵トルクに応じて捩れ角度を生じるトーションバー１１３によって連結されている。トーションバー１１３は、その軸方向における一方の端部が第１回転部材１１１に相対回転不能に連結され、他方の端部が第２回転部材１１２に相対回転不能に連結されている。本実施の形態では、トーションバー１１３の上端部がボルト１１４によって第１回転部材１１１に固定され、下端部がボルト１１５によって第２回転部材１１２に固定されている。
【００２３】
トルク操舵角センサ２は、ステアリングシャフト１１をチルト調整可能に保持するコラムハウジング１１０に収容されている。図３では、コラムハウジング１１０を二点鎖線で図示している。
【００２４】
トルク操舵角センサ２は、第１回転部材１１１と共に回転する環状のリング磁石３１と、リング磁石３１を保持する磁石保持部材１１６と、リング磁石３１による磁束の磁路を形成する複数の磁路形成部材としての第１の磁気ヨーク４１及び第２の磁気ヨーク４２と、第１の磁気ヨーク４１及び第２の磁気ヨーク４２を保持するヨーク保持部材４０と、ヨーク保持部材４０を第２回転部材１１２に対して支持する筒状の支持部材１１７と、第１の磁気ヨーク４１及び第２の磁気ヨーク４２の磁束を集める第１及び第２の集磁リング５１，５２と、リング磁石３１によって発生する磁界の強度を検出可能な磁気検出部６とを備えている。
【００２５】
磁気検出部６は、第１及び第２の集磁リング５１，５２の間の磁界の強度を検出するための第１の磁気検出素子６１と、リング磁石３１の回転に伴って変化する磁界の強度に基づいて、第１回転部材１１１の回転角を検出するための第２の磁気検出素子６２と、第１の磁気検出素子６１及び第２の磁気検出素子６２が実装面６３ａに実装された基板６３とを有している。
【００２６】
基板６３は、例えばガラスエポキシ樹脂を基材とし、この基材の表面に銅箔からなる配線パターン及び電極が形成されたプリント基板である。本実施の形態では、第１の磁気検出素子６１及び第２の磁気検出素子６２が共に基板６３の一方の主面である実装面６３ａ側に実装され、その裏側にあたる非実装面６３ｂには部品が実装されていない。第１の磁気検出素子６１及び第２の磁気検出素子６２は、基板６３の実装面６３ａに表面実装されている。
【００２７】
また、本実施の形態では、第１の磁気検出素子６１及び第２の磁気検出素子６２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素子を備えたホールＩＣであるが、ホール素子に替えて、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。第１の磁気検出素子６１及び第２の磁気検出素子６２は、基板６３の実装面６３ａに垂直な双方向の磁界の強度を検出可能である。
【００２８】
リング磁石３１は、磁石保持部材１１６の下端部に例えば接着により固定されている。磁石保持部材１１６は、その中心部に第１回転部材１１１を挿通させた円筒状であり、その上端部がボルト１１４によって第１回転部材１１１に固定されている。また、磁石保持部材１１６は、その下端部が上端部側よりも外径が小さく形成されており、この下端部における外周面にリング磁石３１が嵌着されている。
【００２９】
リング磁石３１には、図４及び図５に示すように、回転軸線Ｏを中心とした周方向に沿って磁性の異なる複数の磁極が形成されている。本実施の形態では、２つのＮ極３１１及び２つのＳ極３１２からなる４つの磁極がリング磁石３１に形成されている。
【００３０】
図２乃至図４に示すように、リング磁石３１は、第１及び第２の集磁リング５１，５２から回転軸線Ｏ方向にずれた位置に配置されている。より具体的には、第２の集磁リング５２が第１の集磁リング５１よりも上方に配置され、リング磁石３１は、第２の集磁リング５２よりもさらに上方に配置されている。第１の磁気ヨーク４１は、リング磁石３１と第１の集磁リング５１とを磁気的に結合させ、第２の磁気ヨーク４２は、リング磁石３１と第２の集磁リング５２とを磁気的に結合させる。
【００３１】
前述のように、リング磁石３１は第１回転部材１１１と共に回転し、第１の磁気ヨーク４１及び第２の磁気ヨーク４２は、ヨーク保持部材４０及び支持部材１１７を介して第２回転部材１１２に固定されているので、車両の運転者によるステアリングホイール１０の操舵操作によってステアリングシャフト１１に操舵トルクが加わると、トーションバー１１３に捩じれが発生し、その捩じれ量に応じてリング磁石３１の磁極と第１の磁気ヨーク４１及び第２の磁気ヨーク４２との相対的な位置関係が変化する。
【００３２】
図４では、トーションバー１１３に捩じれが生じていない場合のリング磁石３１、第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２、第１及び第２の集磁リング５１，５２、ならびに磁気検出部６の相対的な位置関係を（ａ）に示し、トーションバー１１３が操舵トルクによって捩じれた場合のこれらの相対的な位置関係を（ｂ）に示している。
【００３３】
本実施の形態では、トルク操舵角センサ２に、２つの第１の磁気ヨーク４１、及び２つの第２の磁気ヨーク４２が配置されている。トーションバー１１３に捩じれが発生していない状態において、２つの第１の磁気ヨーク４１及び２つの第２の磁気ヨーク４２は、リング磁石３１のＮ極３１１とＳ極３１２との境界部に対向する。
【００３４】
図５に示すように、第１の磁気ヨーク４１は、リング磁石３１の軸方向端面と平行に対向する対向片４１１、第１の集磁リング５１との間で磁束を受け渡しする受け渡し部４１３、及び対向片４１１と受け渡し部４１３との間で磁束を伝達する伝達部４１２を有している。対向片４１１は、リング磁石３１の下面（第１及び第２の集磁リング５１，５２側の軸方向端面）に対向する対向面４１１ａを有する平板状であり、伝達部４１２の上端部からリング磁石３１の径方向外方に向かって延出されている。受け渡し部４１３は、伝達部４１２の下端部からリング磁石３１の径方向外方に向かって延出されている。伝達部４１２は、回転軸線Ｏと平行に配置された平板状である。
【００３５】
第２の磁気ヨーク４２は、リング磁石３１の軸方向端面と平行に対向する対向片４２１、第２の集磁リング５２との間で磁束を受け渡しする受け渡し部４２３、及び対向片４２１と受け渡し部４２３との間で磁束を伝達する伝達部４２２を有している。対向片４２１は、リング磁石３１の下面（第１及び第２の集磁リング５１，５２側の軸方向端面）に対向する対向面４２１ａを有する平板状であり、伝達部４２２の上端部からリング磁石３１の径方向外方に向かって延出されている。受け渡し部４２３は、伝達部４２２の下端部からリング磁石３１の径方向外方に向かって延出されている。伝達部４２２は、回転軸線Ｏと平行に配置された平板状である。
【００３６】
第２の磁気ヨーク４２の伝達部４２２は、その回転軸線Ｏに平行な方向の長さが、第１の磁気ヨーク４１の伝達部４１２よりも短い。この長さの違いは、次に述べる第１の集磁リング５１の環状部５１１と第２の集磁リング５２の環状部５２１との上下方向の位置の違いに基づくものである。
【００３７】
第１の集磁リング５１は、図５及び図６に示すように、リング磁石３１と同軸上に配置されて第１の磁気ヨーク４１の受け渡し部４１３との間で磁束を受け渡しする環状部５１１、基板６３の実装面６３ａに対向する側板部５１３、及び環状部５１１と側板部５１３とを連結する連結部５１２を有している。連結部５１２は、環状部５１１の周方向の一部における外周面から径方向外方に延出された径方向延出部５１２ａと、径方向延出部５１２ａから上方に延びる軸方向延在部５１２ｂとからなる。側板部５１３は、軸方向延在部５１２ｂの上端部から環状部５１１の径方向外方に向かって延び、基板６３の実装面６３ａと対向する方向に厚みを有する平坦な板状である。
【００３８】
第２の集磁リング５２は、リング磁石３１と同軸上に配置されて第２の磁気ヨーク４２の受け渡し部４２３との間で磁束を受け渡しする環状部５２１、基板６３の非実装面６３ｂに対向する側板部５２３、及び環状部５２１と側板部５２３とを連結する連結部５２２を有している。連結部５２２は、環状部５２１の周方向の一部における外周面から径方向外方に延出された径方向延出部５２２ａと、径方向延出部５２２ａから下方に延びる軸方向延在部５２２ｂとからなる。側板部５２３は、軸方向延在部５２２ｂの下端部から環状部５２１の径方向外方に向かって延び、基板６３の非実装面６３ｂと対向する方向に厚みを有する平坦な板状である。
【００３９】
第１の集磁リング５１の環状部５１１と第２の集磁リング５２の環状部５２１とは、その内径及び外径が共通であり、上下方向に対向して平行配置されている。また、これら両環状部５１１，５２１は、共に回転軸線Ｏを中心とする環状に形成され、径方向の幅が軸方向の厚みよりも大きい平板状である。
【００４０】
第１の磁気ヨーク４１の受け渡し部４１３は、その先端部が第１の集磁リング５１の環状部５１１の内径に対応する曲率の円弧状に形成されて環状部５１１の径方向に延在し、環状部５１１の軸方向に厚みを有する板状である。第１の磁気ヨーク４１における受け渡し部４１３の先端面４１３ａは、第１の集磁リング５１の環状部５１１の内周面５１１ａと平行に対向するように湾曲して形成されている。
【００４１】
同様に、第２の磁気ヨーク４２の受け渡し部４２３は、その先端部が第２の集磁リング５２の環状部５２１の内径に対応する曲率の円弧状に形成されて環状部５２１の径方向に延在し、環状部５２１の軸方向に厚みを有する板状である。第２の磁気ヨーク４２における受け渡し部４２３の先端面４２３ａは、第２の集磁リング５２の環状部５２１の内周面５２１ａと平行に対向するように湾曲して形成されている。
【００４２】
第１の集磁リング５１は第１の磁気ヨーク４１に磁気的に結合され、第２の集磁リング５２は第２の磁気ヨーク４２に磁気的に結合されている。そして、第１及び第２の集磁リング５１，５２は、この磁気的な結合状態を保ったまま、第２回転部材１１２と共に回転する。第１の磁気ヨーク４１の受け渡し部４１３における先端面４１３ａと第１の集磁リング５１の環状部５１１における内周面５１１ａとの間隔は一定であり、第２の磁気ヨーク４２の受け渡し部４２３における先端面４２３ａと第２の集磁リング５２の環状部５２１における内周面５２１ａとの間隔は一定である。これにより、第２回転部材１１２が回転しても、第１の磁気ヨーク４１と第１の集磁リング５１との間の磁気抵抗、及び第２の磁気ヨーク４２と第２の集磁リング５２との間の磁気抵抗は一定に保たれる。
【００４３】
図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１及び第２の集磁リング５１，５２のそれぞれの側板部５１３，５２３は、環状部５１１，５２１の外側に位置し、環状部５１１，５２１の周方向に沿って対向している。また、第１及び第２の集磁リング５１，５２の側板部５１３，５２３は、リング磁石３１の外周面よりも回転軸線Ｏから離れた位置に配置されている。
【００４４】
第１の磁気検出素子６１は、第１及び第２の集磁リング５１，５２の一対の側板部５１３，５２３の間に配置されている。第２の磁気検出素子６２は、リング磁石３１の外周面に対向している。また、基板６３は、実装面６３ａが回転軸線Ｏと平行な方向に沿うように配置され、第２の磁気検出素子６２が実装された第２の実装領域６３２が、第１の磁気検出素子６１が実装された第１の実装領域６３１よりも回転軸線Ｏ側に突出して設けられている。本実施の形態では、基板６３の実装面６３ａが、回転軸線Ｏを中心とする周方向に対して垂直である。
【００４５】
基板６３は、図３に示すように、コラムハウジング１１０の内側に固定されている。リング磁石３１が第１回転部材１１１と共に回転すると、リング磁石３１のＮ極３１１及びＳ極３１２が交互に第２の磁気検出素子６２に向かい合い、この回転に応じて第２の磁気検出素子６２によって検出される磁界の向き及び強度が変化する。そして、第２の磁気検出素子６２の出力信号に基づいて、第１回転部材１１１の回転角を検出することが可能である。
【００４６】
第１及び第２の磁気検出素子６１，６２は、基板６３に接続された図略の信号線を介して制御装置２０（図１参照）に電気的に接続され、第１及び第２の磁気検出素子６１，６２の出力信号が制御装置２０のトルク・操舵角演算部２１に送られる。トルク・操舵角演算部２１では、第１及び第２の磁気検出素子６１，６２の出力信号に基づいて、操舵トルク及び操舵角を演算する。
【００４７】
（トルク操舵角センサの動作）
トルク操舵角センサ２における操舵トルクの検出は、第１の磁気検出素子６１によって行われ、操舵角の検出は第２の磁気検出素子６２によって行われる。ステアリングシャフト１１に操舵トルクが付与されていない場合には、図４（ａ）に示すように、リング磁石３１の周方向における第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２の対向片４１１，４２１の中央部が、リング磁石３１のＮ極３１１とＳ極３１２との境界に向かい合う。この状態では、第１の磁気検出素子６１で検出される磁界の強度が実質的にゼロとなる。
【００４８】
一方、ステアリングシャフト１１に操舵トルクが付与されてトーションバー１１３が捩じれると、この捩じれによって、リング磁石３１と第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２とが相対回転し、リング磁石３１の磁極（Ｎ極３１１及びＳ極３１２）に対する第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２の対向片４１１，４２１の対向位置がリング磁石３１の周方向にずれる。
【００４９】
例えばリング磁石３１が第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２に対して図４（ｂ）の矢印Ａ方向に所定角度（例えば５°）回転すると、第１の磁気ヨーク４１の対向片４１１と軸方向に対向するリング磁石３１の磁極のうち、Ｎ極３１１が占める割合がＳ極３１２よりも高くなる。また、第２の磁気ヨーク４２の対向片４２１と軸方向に対向するリング磁石３１の磁極のうち、Ｓ極３１２が占める割合がＮ極３１１よりも高くなる。これにより、Ｎ極３１１から放出される磁束の一部が第１の磁気ヨーク４１及び第１の集磁リング５１を経て第１の磁気検出素子６１を通過し、第２の集磁リング５２及び第２の磁気ヨーク４２を経てＳ極３１２に戻る。
【００５０】
一方、リング磁石３１が第１及び第２の磁気ヨーク４１，４２に対して矢印Ａ方向とは逆方向に回転した場合には、第１の磁気ヨーク４１の対向片４１１と軸方向に対向するリング磁石３１の磁極のうち、Ｓ極３１２が占める割合がＮ極３１１よりも高くなり、第２の磁気ヨーク４２の対向片４２１と軸方向に対向するリング磁石３１の磁極のうち、Ｎ極３１１が占める割合がＳ極３１２よりも高くなる。これにより、第１の磁気検出素子６１を上記とは逆方向に磁束が通過する。
【００５１】
第１の磁気検出素子６１で検出される磁界の強度（絶対値）は、トーションバー１１３の捩じれ量が大きくなるほど強くなる。このように、トーションバー１１３の捩じれに応じて第１の磁気検出素子６１で検出される磁界の強度が変化し、その磁界の方向がトーションバー１１３の捩じれ方向に応じて切り替わる。
【００５２】
（実施の形態の作用及び効果）
以上説明した第１の実施の形態によれば、以下のような作用及び効果が得られる。
【００５３】
（１）トーションバー１１３の捩じれによってリング磁石３１と第１の磁気ヨーク４１及び第２の磁気ヨーク４２とが相対回転し、この相対回転の角度に応じて第１の磁気検出素子６１で検出される磁界の強度が変化することにより、操舵トルクを検出することができる。また、第２の磁気検出素子６２がリング磁石３１から受ける磁界の強度を検出することにより、ステアリングホイール１０の操舵角を求めることができる。またさらに、第１及び第２の磁気検出素子６１，６２が、回転軸線Ｏと平行な方向に沿うように配置された１枚の基板６３に実装されているので、第１及び第２の磁気検出素子６１，６２の配置が容易となる。これにより、トルク操舵角センサ２の部品点数の増大ならびに組み付け工数の増大を抑制することが可能となる。
【００５４】
（２）第１の磁気検出素子６１は、第１及び第２の集磁リング５１，５２の周方向に沿って対向する一対の側板部５１３，５２３の間に配置されているので、この側板部５１３，５２３の間に一様な磁界が発生し、第１の集磁リング５１と第２の集磁リング５２との間の磁界の強度を精度よく検出することが可能となる。
【００５５】
（３）基板６３は、第２の磁気検出素子６２が実装された第２の実装領域６３２が、第１の磁気検出素子６１が実装された第１の実装領域６３１よりも回転軸線Ｏ側に突出して設けられているので、第２の磁気検出素子６２をリング磁石３１に近づけて配置することができ、第２の磁気検出素子６２による磁界の検出精度を高めることが可能となる。
【００５６】
（４）リング磁石３１は、磁極が４極であるので、仮に磁極が２極である場合に比較して、操舵角の回転精度が高くなる。つまり、第２の磁気検出素子６２で検出される磁界の強度が、磁極数が２である場合に比較して、狭い角度範囲で正の最大値から負の最大値まで変化するので、操舵角の分解能を高めることができる。なお、リング磁石３１の磁極数は４に限らず、例えば６又は８であってもよい。すなわち、リング磁石３１の磁極数を４以上とすることで、操舵角を高精度に求めることが可能となる。
【００５７】
（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。
【００５８】
［１］ステアリングホイール（１０）の操舵トルクに応じて捩れ角度を生じるトーションバー（１１３）によって連結された第１回転部材（１１１）と第２回転部材（１１２）とを有する電動パワーステアリング装置（１）における前記第１回転部材（１１１）と前記第２回転部材（１１２）との連結部に配置され、前記ステアリングホイール（１０）の操舵角及び操舵トルクを検出するトルク操舵角センサ（２）であって、前記第１回転部材（１１１）及び前記第２回転部材（１１２）の回転軸線（Ｏ）を中心とした周方向に沿って極性の異なる複数の磁極（３１１，３１２）が形成され、前記第１回転部材（１１１）と共に回転する環状のリング磁石（３１）と、前記リング磁石（３１）による磁束の磁路を形成し、前記トーションバー（１１３）の捩じれに応じて前記リング磁石（３１）の前記複数の磁極（３１１，３１２）との相対的な位置関係が変化する複数の磁路形成部材（４１，４２）と、環状に形成された環状部（５１１，５２１）を有し、前記複数の磁路形成部材（４１，４２）にそれぞれ磁気的に結合された一対の集磁リング（５１，５２）と、前記一対の集磁リング（５１，５２）の間の磁界の強度を検出するための第１の磁気検出素子（６１）と、前記リング磁石（３１）の回転に伴って変化する磁界の強度に基づいて、前記第１回転部材（１１１）の回転角を検出するための第２の磁気検出素子（６２）と、前記第１の磁気検出素子（６１）及び前記第２の磁気検出素子（６２）が実装面（６３ａ）に実装された基板（６３）とを備え、前記基板（６３）は、前記実装面（６３ａ）が前記回転軸線（Ｏ）と平行な方向に沿うように配置されている、トルク操舵角センサ（２）。
【００５９】
［２］前記一対の集磁リング（５１，５２）は、前記環状部（５１１，５２１）の周方向に沿って対向する一対の側板部（５１３，５２３）を前記環状部（５１１，５２１）の外側に有し、前記一対の側板部（５１３，５２３）の間に前記第１の磁気検出素子（６１）が配置された、前記［１］に記載のトルク操舵角センサ（２）。
【００６０】
［３］前記第２の磁気検出素子（６２）は、前記リング磁石（３１）の外周面に対向し、前記一対の側板部（５１３，５２３）は、前記リング磁石（３１）の外周面よりも前記回転軸線（Ｏ）から離れた位置に配置され、前記基板（６３）は、前記第２の磁気検出素子（６２）が実装された第２の実装領域（６３２）が、前記第１の磁気検出素子（６１）が実装された第１の実装領域（６３１）よりも前記回転軸線（Ｏ）側に突出して設けられた、前記［２］に記載のトルク操舵角センサ（２）。
【００６１】
［４］前記リング磁石（３１）は、その磁極数が４以上である、前記［１］乃至［３］の何れか１つに記載のトルク操舵角センサ（２）。
【００６２】
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、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。
【符号の説明】
【００６３】
１１…ステアリングシャフト
１１１…第１回転部材
１１２…第２回転部材
１１３…トーションバー
２…トルク操舵角センサ
３１…リング磁石
３１１…Ｎ極
３１２…Ｓ極
４０…ヨーク保持部材
４１…第１の磁気ヨーク（磁路形成部材）
４２…第２の磁気ヨーク（磁路形成部材）
５１…第１の集磁リング
５１１，５２１…環状部
５１３，５２３…側板部
５２…第２の集磁リング
６１…第１の磁気検出素子
６２…第２の磁気検出素子
６３…基板
６３１…第１の実装領域
６３２…第２の実装領域
６３ａ…実装面
６３ｂ…非実装面
【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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