(57)【要約】【課題】磁束変動による角度誤差への影響を抑制するのに好適な角度センサ、この角度センサを備えるトルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両を提供する。【解決手段】正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石１０と、多極リング磁石１０の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された第１の集磁ヨーク１１と、第２の集磁ヨーク１２と、第１及び第２の集磁ヨーク１１及び１２で集磁した磁束を検出する磁気検出器と、磁気検出器で検出した磁束に基づき多極リング磁石１０の回転角度を演算する角度演算回路とを備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石と、
前記多極リング磁石の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された複数の集磁ヨークと、
前記集磁ヨークで集磁した磁束を検出する磁気検出部と、
前記磁気検出部で検出した磁束に基づき前記多極リング磁石の回転角度を演算する角度演算部と、を備える角度センサ。
【請求項２】
前記集磁ヨークは、前記多極リング磁石の周方向に沿って複数の磁極と対向するように等間隔に並列された複数の集磁部を備える請求項１に記載の角度センサ。
【請求項３】
前記集磁ヨークは、前記多極リング磁石の外周面に沿って周方向に等間隔に並列する複数の集磁部と該複数の集磁部の先端側とは反対側の端部を接続する接続部と該接続部の集磁部との接続側とは反対側の端部に設けられた検出部とを備える上側ヨークと、前記上側ヨークと同一形状の下側ヨークとを備え、前記上側ヨーク及び前記下側ヨークの一方を他方に対して１８０°回転させて、前記上側ヨークの集磁部と前記下側ヨークの集磁部とが前記周方向に沿って互い違いに配されるように、かつ、前記上側ヨークの検出部と前記下側ヨークの検出部との間に前記磁気検出部が配されるように両者を組み合わせて構成されている請求項２に記載の角度センサ。
【請求項４】
前記集磁部の前記周方向の幅は、前記多極リング磁石の磁極の前記周方向の幅と略同一の幅に構成され、前記集磁部の先端部間の前記周方向の間隔が、前記検出部の前記周方向の間隔よりも大きくなるように前記先端部に勾配を設けた請求項３に記載の角度センサ。
【請求項５】
前記複数の集磁ヨークは、電気角で９０度の位相差をもって配置された２つの集磁ヨークから構成されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の角度センサ。
【請求項６】
前記複数の集磁ヨークは、電気角で９０度の位相差をもって配置された２つの集磁ヨークの組の複数組から構成され、
前記複数組の集磁ヨークは、前記多極リング磁石の周方向に沿って等間隔に配列されている請求項１乃至４のいずれか１項に記載の角度センサ。
【請求項７】
前記磁束の変化は正弦波状であり、
前記２つの集磁ヨークを電気角で９０度の位相差をもって配置したことにより、
前記磁気検出部は、前記２つの集磁ヨークの一方の集磁ヨークで集磁した磁束をサイン波として検出し、他方の集磁ヨークで集磁した磁束をコサイン波として検出し、
前記角度演算部は、前記磁気検出部で検出した前記サイン波状の磁束と前記コサイン波状の磁束とからアークタンジェントを求めることで前記多極リング磁石の回転角度を演算する請求項５又は６に記載の角度センサ。
【請求項８】
前記集磁ヨークは、パーマロイ、電磁軟鉄及びケイ素鋼板のうちいずれか１の材料から構成されている請求項１乃至７のいずれか１項に記載の角度センサ。
【請求項９】
前記多極リング磁石は、ネオジム磁石、フェライト磁石及びサマリウムコバルト磁石のうちいずれか１の磁石から構成されている請求項１乃至８のいずれか１項に記載の角度センサ。
【請求項１０】
第１の回転軸及び第２の回転軸を連結する弾性部材と、
前記弾性部材の一端又は前記第１の回転軸に設けられた第１の角度センサと、
前記弾性部材の他端又は前記第２の回転軸に設けられた第２の角度センサと、
前記第１の角度センサで検出した第１角度検出値と前記第２の角度センサで検出した第２角度検出値との差分値に基づきトルク値を演算するトルク値演算部と、を備え、
前記第１の角度センサ及び前記第２の角度センサは、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の角度センサから構成されているトルクセンサ。
【請求項１１】
トルク検出範囲を前記回転角度の−８°から＋８°の範囲とし、
前記多極リング磁石の極対数を２２に構成した請求項１０に記載のトルクセンサ。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載のトルクセンサを備えた電動パワーステアリング装置。
【請求項１３】
前記トルクセンサは、前記第１の角度センサ及び前記第２の角度センサの角度検出状態に基づき、前記トルク値演算部で演算したトルクが、ステアリングホイール側から入力されたトルクか、タイヤ側から入力されたトルクかを判別する請求項１２に記載の電動パワーステアリング装置。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載の電動パワーステアリング装置を備えた車両。
【請求項１５】
請求項１０又は１１に記載のトルクセンサを備えたトランスミッション。
【請求項１６】
請求項１５に記載のトランスミッションを備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多極リング磁石を用いて角度を検出する角度センサ、この角度センサを備えたトルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トーションバー両端に多極リング磁石と磁気検出器とを備える角度センサをそれぞれ配置し、これら角度センサの検出角度の差からトルク値を算出する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８０７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の従来技術は、磁気センサによって、多極リング磁石の磁束を直接検出する構成となっている。また、磁気センサは、磁石の磁束を直接電気信号に変換する特性を有している。そのため、多極リング磁石の磁極幅の誤差や着磁精度が、そのまま角度誤差に影響を与えるといった問題があった。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、磁束変動による角度誤差への影響を抑制するのに好適な角度センサ、この角度センサを備えるトルクセンサ、電動パワーステアリング装置、トランスミッション及び車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様に係る角度センサは、正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石と、多極リング磁石の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された複数の集磁ヨークと、集磁ヨークで集磁した磁束を検出する磁気検出部と、磁気検出部で検出した磁束に基づき多極リング磁石の回転角度を演算する角度演算部とを備える。
【０００６】
また、本発明の第２の態様に係るトルクセンサは、第１の回転軸及び第２の回転軸を連結する弾性部材と、弾性部材の一端又は第１の回転軸に設けられた第１の角度センサと、弾性部材の他端又は第２の回転軸に設けられた第２の角度センサと、第１の角度センサで検出した第１角度検出値と第２の角度センサで検出した第２角度検出値との差分値に基づきトルク値を演算するトルク値演算部とを備え、第１の角度センサ及び第２の角度センサは、上記第１の態様に係る角度センサから構成されている。
【０００７】
また、本発明の第３の態様に係る電動パワーステアリング装置は、上記第２の態様に係るトルクセンサを備える。
また、本発明の第４の態様に係る車両は、上記第３の態様に係る電動パワーステアリング装置を備える。
また、本発明の第５の態様に係るトランスミッションは、上記第２の態様に係るトルクセンサを備える。
また、本発明の第６の態様に係る車両は、上記第５の態様に係るトランスミッションを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多極リング磁石の磁束を、多極リング磁石の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された複数の集磁ヨークで集磁してから磁気検出部で検出するようにした。これによって、多極リング磁石の磁束を磁気検出器で直接検出する構成と比較して、磁石のピッチ誤差や磁石と磁気検出部とのギャップ変動による角度誤差への影響を抑制することができるという効果が得られる。また、角度誤差によるトルク値への影響を抑制することができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両の一構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るトルクセンサの一構成例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る角度センサの一構成例を示す図である。
【図４】正弦波着磁による磁束密度波形の一例を示す図である。
【図５】（ａ）は、集磁ヨークを構成する上側ヨークの一例を示す図であり、（ｂ）は、集磁部の先端部に設けた勾配を説明するための図であり、（ｃ）は、集磁ヨークを構成する下側ヨークの一例を示す図である。
【図６】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る集磁ヨークの組立構成の一例を示す図である。
【図７】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係る磁気検出器の配置構成の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る磁気検出部の一構成例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る角度センサの一構成例を示す図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る磁気検出部の一構成例を示す図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係るベルト式無段変速機を搭載した車両要部の一構成例を示す図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係るカウンタシャフトの一構成例を示す軸方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、部材ないし部分の縦横の寸法や縮尺は実際のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法や縮尺は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることはもちろんである。
また、以下に示す第１〜第３実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【００１１】
（第１実施形態）
（構成）
第１実施形態に係る第１の車両４は、図１に示すように、左右の転舵輪となる前輪４ＦＲ及び４ＦＬと後輪４ＲＲ及び４ＲＬを備えている。前輪４ＦＲ及び４ＦＬは、電動パワーステアリング装置３によって転舵される。
電動パワーステアリング装置３は、図１に示すように、ステアリングホイール３１と、ステアリングシャフト３２と、第１のトルクセンサ２と、第１のユニバーサルジョイント３４と、ロアシャフト３５と、第２のユニバーサルジョイント３６とを備える。
電動パワーステアリング装置３は、更に、ピニオンシャフト３７と、ステアリングギヤ３８と、タイロッド３９と、ナックルアーム４０とを備える。
【００１２】
ステアリングホイール３１に運転者から作用された操舵力は、ステアリングシャフト３２に伝達される。このステアリングシャフト３２は、入力軸３２ａと出力軸３２ｂとを有する。入力軸３２ａの一端はステアリングホイール３１に連結され、他端は第１のトルクセンサ２を介して出力軸３２ｂの一端に連結されている。
そして、出力軸３２ｂに伝達された操舵力は、第１のユニバーサルジョイント３４を介してロアシャフト３５に伝達され、さらに、第２のユニバーサルジョイント３６を介してピニオンシャフト３７に伝達される。このピニオンシャフト３７に伝達された操舵力はステアリングギヤ３８を介してタイロッド３９に伝達される。更に、このタイロッド３９に伝達された操舵力はナックルアーム４０に伝達され、前輪４ＦＲおよび４ＦＬを転舵させる。
【００１３】
ここで、ステアリングギヤ３８は、ピニオンシャフト３７に連結されたピニオン３８ａとこのピニオン３８ａに噛合するラック３８ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成されている。したがって、ステアリングギヤ３８は、ピニオン３８ａに伝達された回転運動をラック３８ｂで車幅方向の直進運動に変換している。
また、ステアリングシャフト３２の出力軸３２ｂには、操舵補助力を出力軸３２ｂに伝達する操舵補助機構４１が連結されている。
【００１４】
操舵補助機構４１は、出力軸３２ｂに連結した例えばウォームギヤ機構で構成される減速ギヤ４２と、この減速ギヤ４２に連結された操舵補助力を発生する電動モータ４３と、電動モータ４３のハウジングに固定支持されたＥＰＳ制御ユニット４４とを備えている。
電動モータ４３は、３相ブラシレスモータであり、図示しない環状のモータロータと環状のモータステータとを備えている。モータステータは、径方向外側に突出する複数の極歯を円周方向に等間隔に備えて構成され、各極歯には励磁用コイルが巻き回されている。そして、モータステータの外側に、モータロータが同軸に配設されている。モータロータは、モータステータの極歯と僅かの空隙（エアギャップ）をもって対向しかつ内周面に円周方向に等間隔に設けられた複数の磁石を備えて構成されている。
【００１５】
モータロータはモータ回転軸に固定されており、モータステータのコイルにＥＰＳ制御ユニット４４を介して３相交流電流を流すことでモータステータの各歯が所定の順序に励磁されてモータロータが回転し、この回転に伴ってモータ回転軸が回転する。
ＥＰＳ制御ユニット４４は、図示しないが、電流指令演算回路と、モータ駆動回路とを備えている。また、ＥＰＳ制御ユニット４４には、図１に示すように、車速センサ５０で検出された車速Ｖと、直流電圧源としてのバッテリ５１から直流電流が入力されている。
【００１６】
電流指令演算回路は、車速センサ５０からの車速Ｖと、第１のトルクセンサ２からの操舵トルクＴｓと、電動モータ４３からのモータ回転角度θｍとに基づき、電動モータ４３を駆動するための電流指令値を演算する。
モータ駆動回路は、例えば３相インバータ回路から構成され、電流指令演算回路からの電流指令値に基づき電動モータ４３を駆動する。
【００１７】
第１のトルクセンサ２は、ステアリングホイール３１に付与されて入力軸３２ａに伝達された操舵トルクを検出する。
この第１のトルクセンサ２は、図２に示すように、第１の角度センサ１Ａと、第１の角度センサ１Ｂと、ばね鋼等の弾性部材から構成された第１のトーションバー２１と、第１のトルク演算回路２３とを備えている。なお、第１の角度センサ１Ａ及び第１の角度センサ１Ｂは、同一構成の第１の角度センサ１から構成されている。そのため、符号の末尾にＡ及びＢを付して両者を区別している。以下、他の構成部の符号に対しても適宜符号の末尾にＡ及びＢを付して両者を区別する。
【００１８】
図２に示すように、第１のトーションバー２１は、一端が入力軸３２ａに取り付けられ、他端が出力軸３２ｂに取り付けられている。従って、入力軸３２ａが回動すると、これに伴って第１のトーションバー２１の入力軸３２ａ側の端部（以下、「入力端」と称す）が回動する。一方、出力軸３２ｂが回動すると、これに伴って第１のトーションバー２１の出力軸３２ｂ側の端部（以下、「出力端」と称す）が回動する。
【００１９】
更に、図２に示すように、第１実施形態では、第１のトーションバー２１の入力端に第１の角度センサ１Ａが設けられ、第１のトーションバー２１の出力端に第１の角度センサ１Ｂが設けられている。
そして、第１の角度センサ１Ａによって、第１のトーションバー２１の入力端の回転変位に応じた磁束を検出し、第１の角度センサ１Ｂによって、第１のトーションバー２１の出力端の回転変位に応じた磁束を検出する。第１の角度センサ１Ａで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路１６Ａに入力され、第１の角度センサ１Ｂで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路１６Ｂに入力される。
【００２０】
なお、角度演算回路１６Ａ及び角度演算回路１６Ｂは、同一構成の角度演算回路１６から構成されている。そのため、符号の末尾にＡ及びＢを付して両者を区別している。
角度演算回路１６Ａは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、第１のトーションバー２１の入力端の回転角度（入力軸３２ａの回転角度と等価）である第１回転角度θＡを演算する。そして、演算した第１回転角度θＡを第１のトルク演算回路２３に出力する。
【００２１】
また、角度演算回路１６Ｂは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、第１のトーションバー２１の出力端の回転角度（出力軸３２ｂの回転角度と等価）である第２回転角度θＢを演算する。そして、演算した第２回転角度θＢを第１のトルク演算回路２３に出力する。
第１のトルク演算回路２３は、第１回転角度θＡと第２回転角度θＢとの差分（第１のトーションバー２１の捩れに相当する相対角度φ）を演算し、この相対角度φに基づき、操舵トルクＴｓを演算する。この操舵トルクＴｓは、ＥＰＳ制御ユニット４４に出力される。
【００２２】
以下、第１の角度センサ１Ａ及び第１の角度センサ１Ｂは、区別する必要が無い場合に、単に「第１の角度センサ１」と称する場合がある。また、角度演算回路１６Ａ及び角度演算回路１６Ｂは、区別する必要が無い場合に、単に「角度演算回路１６」と称する場合がある。
第１の角度センサ１は、図３に示すように、多極リング磁石１０と、第１の集磁ヨーク１１と、第２の集磁ヨーク１２とを含んで構成される。
【００２３】
多極リング磁石１０は、周方向に沿ってＳ極とＮ極とが交互に連続するように着磁された円筒形状（リング状）の多極磁石である。更に、多極リング磁石１０は、正弦波着磁によって着磁されており、図４に示すように、各磁極表面の磁束密度分布が正弦波状となっている。
磁束密度分布を正弦波状に構成することで、後述する磁気検出器で正弦波状に変化する磁束を検出することが可能となる。
【００２４】
また、多極リング磁石１０の周方向に隣接するＳ極及びＮ極の磁極の一組から磁極対が構成される。第１実施形態では、図３に示すように、多極リング磁石１０は、２２極対の磁極対から構成されている。このように２２極対とした場合、トルク検出範囲が−８〜＋８（ｄｅｇ）のトルクセンサへの適用に好適である。
なお、磁極対の数は、トルク検出範囲等に応じて、２２極対よりも少なく構成してもよいし、多く構成してもよい。
【００２５】
また、多極リング磁石１０は、必要な磁束密度に応じて、例えば、ネオジム磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石等から構成することが可能である。
第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２は、多極リング磁石１０の外周面に対向（即ち、ラジアル方向に対向）して配置され、かつ、多極リング磁石１０の周方向に沿って互いに電気角で９０°の位相差となる間隔で並列して設けられている。
【００２６】
第１の集磁ヨーク１１は、第１の上側ヨーク１１ａと、第１の下側ヨーク１１ｂとから構成され、第２の集磁ヨーク１２は、第２の上側ヨーク１２ａと、第２の下側ヨーク１２ｂとから構成される。
ここで、第１の上側ヨーク１１ａ、第１の下側ヨーク１１ｂ、第２の上側ヨーク１２ａ及び第２の下側ヨーク１２ｂは、説明の便宜上、異なる符号を付しているが、配置姿勢や配置位置が異なるのみで、全て同一素材及び同一形状の部材から構成されている。
【００２７】
従って、以下、図５（ａ）〜（ｃ）に基づき、代表して第１の上側ヨーク１１ａの構成を詳細に説明し、それ以外の第１の下側ヨーク１１ｂ、第２の上側ヨーク１２ａ及び第２の下側ヨーク１２ｂの構成については、適宜説明を省略する。
第１の上側ヨーク１１ａは、図５（ａ）に示すように、第１集磁部１１１ａと、第２集磁部１１２ａと、第３集磁部１１３ａとを備えている。
以下、第１集磁部１１１ａ、第２集磁部１１２ａ及び第３集磁部１１３ａは、これらをまとめて「第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１１ｃ」と称する場合がある。
【００２８】
第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａは、第１の集磁ヨーク１１を多極リング磁石１０の外周面に対して対向配置したときに、その周方向に沿って略等間隔に並列するように構成されている。このとき、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａの対向面と、多極リング磁石１０の外周面との間の距離が略等距離となるように、各集磁部が外周面の周方向に沿って所定角度で傾斜して配置されるように構成されている。
【００２９】
更に、第１の上側ヨーク１１ａは、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａの一端から、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａの板面と直交する方向にそれぞれ延びる第１アーム部１１４１ａ、第２アーム部１１４２ａ及び第３アーム部１１４３ａと、これら第１〜第３アーム部１１４１ａ〜１１４３ａの延びた先の端部がそれぞれ接続された平板部１１４４ａとからなる平面視略Ｅ字状の接続部１１４ａを備えている。
【００３０】
また、接続部１１４ａの平板部１１４４ａは、多極リング磁石１０の外周面に対して、第２集磁部１１２ａから延びる第２アーム部１１４２ａの接続された中央部分を中心に、第１及び第３集磁部１１１ａ及び１１３ａ側に向かって外周面に近づく方向に斜めに折れ曲がった形状となっている。即ち、平板部１１４４ａの上記中央部分に続く第１アーム部１１４１ａ及び第３アーム部１１４３ａの接続された部分が、多極リング磁石１０の外周面に近づく方向に折れ曲がっている。このように構成することで、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａの各対向面と磁極との間の距離が略等距離となるように構成している。
【００３１】
更に、第１の上側ヨーク１１ａは、接続部１１４ａの第１〜第３アーム部１１４１ａ〜１１４３ａとは反対側の端部に、該端部側から平面視して、第１及び第２集磁部１１１ａ及び１１２ａの間でかつ第２集磁部１１２ａと隣接した位置からこれら第１及び第２集磁部１１１ａ及び１１２ａの延伸方向と同方向に延びる矩形平板状の検出部１１５ａを備えている。
なお、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａの隣り合う間隔は、磁極と正対したときにいずれも同じ極の磁極と正対する間隔に構成されている。加えて、Ｎ極とＳ極とが干渉しないよう、検出部１１５ａの幅よりも大きい間隔に形成している。
【００３２】
また、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａはそれぞれ、周方向の幅が磁極の幅と略同一の幅に構成され、かつ、多極リング磁石１０の外周面に沿って周方向と直交する方向の長さが多極リング磁石１０の軸方向の長さの略半分の長さに構成されている。
また、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａは、図５（ｂ）に示すように、先端部の周方向の間隔（ギャップ）ｄｇが、検出部１１５ａの周方向の幅よりも大きくなるように先端部の周方向両端に勾配γの傾斜部を設けて先端部を略三角（又は略台形）形状に構成している。
【００３３】
第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａを、以上のような形状及び寸法に構成し、かつ、多極リング磁石１０を正弦波着磁することで、多極リング磁石１０の回転に応じて第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａで集磁した磁束が正弦波状に変化する。即ち、後述する磁気検出器１３において、正弦波状に変化する磁束を検出することが可能となる。
一方、第１の下側ヨーク１１ｂは、第１の上側ヨーク１１ａと同じ構成となるため詳細な説明は省略するが、第１実施形態では、符号の末尾を「ａ→ｂ」として区別する。
【００３４】
即ち、第１の下側ヨーク１１ｂは、図５（ｃ）に示すように、第１集磁部１１１ｂと、第２集磁部１１２ｂと、第３集磁部１１３ｂと、接続部１１４ｂと、検出部１１５ｂとから構成される。以下、第１集磁部１１１ｂ、第２集磁部１１２ｂ及び第３集磁部１１３ｂを「第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂ」と称する場合がある。
なお、第１の上側ヨーク１１ａは、複数の構成部に分けて説明をしたが、実際は、打ち抜き型によって、図５（ａ）に示す形状を展開した形状に打ち抜いた１枚の平板部材を折り曲げて作製される。従って、図５（ａ）に示すように、それぞれ折り曲げた部分にはＲが形成されている。このことは、図５（ｃ）に示す第１の下側ヨーク１１ｂについても同様である。
【００３５】
第１の集磁ヨーク１１は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の上側ヨーク１１ａと、該第１の上側ヨーク１１ａを上下逆さまにした姿勢の第１の下側ヨーク１１ｂとを、上下方向に組み合わせることで構成する。即ち、同じ姿勢の第１の上側ヨーク１１ａ及び第１の下側ヨーク１１ｂのうち、一方を他方に対して１８０°回転させて、一方の集磁部の先端側を他方の集磁部の先端側に対向させて上下方向（図６（ａ）中の矢印の方向）に組み合わせる。
【００３６】
具体的に、図６（ａ）に示すように、第１の上側ヨーク１１ａと、第１の下側ヨーク１１ｂとを、図６（ａ）中の破線で示すように、第１の上側ヨーク１１ａの検出部１１５ａの下端と、第１の下側ヨーク１１ｂの検出部１１５ｂの上端とが対向するように上下方向に向かい合わせる。以下、検出部１１５ａを「上側検出部１１５ａ」と称し、検出部１１５ｂを「下側検出部１１５ｂ」と称する場合がある。
【００３７】
このように、上下方向に向かい合わせた状態で両者を近づけて、図６（ｂ）に示すように、上側検出部１１５ａの下端部と、下側検出部１１５ｂの上端部とが、予め設計した距離ｄを隔てて対向するように組み合わせる。
これにより、第１の上側ヨーク１１ａ及び第１の下側ヨーク１１ｂは、第１の上側ヨーク１１ａの第１集磁部１１１ａ及び第２集磁部１１２ａの先端部間に、第１の下側ヨーク１１ｂの第３集磁部１１３ｂの先端部が位置するように配置される。加えて、第１の上側ヨーク１１ａの第２集磁部１１２ａ及び第３集磁部１１３ａの先端部間に、第１の下側ヨーク１１ｂの第２集磁部１１２ｂの先端部が位置するように配置される。換言すると、第１の上側ヨーク１１ａ及び第１の下側ヨーク１１ｂは、第１の下側ヨーク１１ｂの第２集磁部１１２ｂ及び第３集磁部１１３ｂの先端部間に、第１の上側ヨーク１１ａの第１集磁部１１１ａの先端部が位置するように配置される。加えて、第１の下側ヨーク１１ｂの第１集磁部１１１ｂ及び第２集磁部１１２ｂの先端部間に、第１の上側ヨーク１１ａの第２集磁部１１２ａの先端部が位置するように配置される。
【００３８】
即ち、図３に示すように、第１の集磁ヨーク１１を多極リング磁石１０の外周面に対向配置したときに、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａと、第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂとが、周方向に沿って互い違いに配列する。
なお、第１の上側ヨーク１１ａと、第１の下側ヨーク１１ｂとは、集磁という役割から、例えば、パーマロイ、電磁軟鉄、ケイ素鋼板等の比較的透磁率が高い磁性材料から構成することが望ましい。
更に、上側検出部１１５ａの下端部と、下側検出部１１５ｂの上端部との間には、図７（ａ）に示すように、磁気検出器１３が配置されている。
【００３９】
磁気検出器１３は、第１の集磁ヨーク１１で集磁された正弦波状に変化する磁束を検出する。磁気検出器１３の出力端子は、角度演算回路１６の実装された回路基板に接続され、磁気検出器１３で検出した磁束に応じた電気信号が角度演算回路１６に入力される。
なお、磁気検出器１３は、例えば、ホール素子、ホールＩＣ等から構成される。
また、例えば、角度演算回路１６がマイクロプロセッサ等のデジタル回路から構成されており、かつ、磁気検出器１３として、ホール素子やアナログ出力式のホールＩＣを適用した場合は、角度演算回路１６の実装された回路基板上にＡ／Ｄ変換回路を設け、磁束に応じたアナログの電気信号をデジタル信号に変換して、角度演算回路１６に入力する構成とする。
【００４０】
以上の構成によって、第１の集磁ヨーク１１は、例えば、第１の上側ヨーク１１ａの第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａがＮ極の磁極と対向しているときに、対向する各Ｎ極の磁極からの磁束を集磁し、集磁した磁束が接続部１１４ａ及び上側検出部１１５ａを介して、第１の下側ヨーク１１ｂの下側検出部１１５ｂを通り、接続部１１４ｂ及び第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂを介してＳ極の磁極へと戻る磁気回路を構成する。上側検出部１１５ａと下側検出部１１５ｂとの間には、磁気検出器１３が配置されているので、磁気検出器１３によって、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａで集磁された磁束が検出される。
【００４１】
なお、第１の下側ヨーク１１ｂの第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂがＮ極の磁極と対向しているときは逆のルートで集磁された磁束が第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａを介してＳ極の磁極へと戻る磁気回路が構成される。そして、磁気検出器１３によって、第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂで集磁された磁束が検出される。
一方、第２の集磁ヨーク１２は、第１の集磁ヨーク１１と同一の構成であるため詳細な説明を省略するが、両者を区別するために、第２の集磁ヨーク１２を構成する各構成部の符号は、第１の集磁ヨーク１１の各構成部の符号の上位２桁を「１１→１２」とした符号を付与している。
【００４２】
即ち、第２の集磁ヨーク１２は、図７（ｂ）に示すように、第２の上側ヨーク１２ａと、第２の下側ヨーク１２ｂとを備える。加えて、第２の上側ヨーク１２ａは、第１〜第３集磁部１２１ａ〜１２３ａと、接続部１２４ａと、検出部１２５ａとから構成され、第２の下側ヨーク１２ｂは、第１〜第３集磁部１２１ｂ〜１２３ｂと、接続部１２４ｂと、検出部１２５ｂとから構成される。
更に、第２の集磁ヨーク１２の、検出部１２５ａの下端部と、検出部１２５ｂの上端部との間に、磁気検出器１３と同一構成の磁気検出器１４が配置されている。
また、第１の集磁ヨーク１１及び磁気検出器１３の組と、第２の集磁ヨーク１２及び磁気検出器１４の組とは、図８に示すように、樹脂材料によってモールドして一体形成され、円筒形状の第１の磁気検出部１５を構成する。
【００４３】
第１の磁気検出部１５は、図８に示すように、多極リング磁石１０の外側に、予め設計した空隙を空けて多極リング磁石１０と同軸に配置される。
即ち、第１の角度センサ１Ａは、その多極リング磁石１０Ａが第１のトーションバー２１の入力端の外周面に同軸に固定され、第１の角度センサ１Ｂは、その多極リング磁石１０Ｂが第１のトーションバー２１の出力端の外周面に同軸に固定されている。
そして、第１の角度センサ１Ａは、その第１の磁気検出部１５Ａの内周面が、入力端に固定された多極リング磁石１０Ａの外周面に対して、対向する位置関係となるようにハウジング等に固定されている。また、第１の角度センサ１Ｂは、その第１の磁気検出部１５Ｂの内周面が、出力端に固定された多極リング磁石１０Ｂの外周面に対して、対向する位置関係となるようにハウジング等に固定されている。
【００４４】
この構成によって、第１のトーションバー２１の入力端が回動すると、これに伴って第１の角度センサ１Ａの多極リング磁石１０が、第１の磁気検出部１５Ａとラジアル方向に対向した状態で回動する。加えて、第１のトーションバー２１の出力端が回動すると、これに伴って第１の角度センサ１Ｂの多極リング磁石１０が、第１の磁気検出部１５Ｂとラジアル方向に対向した状態で回動する。
そして、第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２は、上述したように、多極リング磁石１０の外周面に対向させて、周方向に電気角で９０°の位相差を有する間隔を空けて配置されている。
【００４５】
以上説明した構成によって、第１の角度センサ１Ａの第１の集磁ヨーク１１Ａで集磁された磁束は、磁気検出器１３Ａにてサイン波（以下、「ｓｉｎ波」と称する場合がある）の磁束信号として検出され、第２の集磁ヨーク１２Ａで集磁された磁束は、磁気検出器１４Ａにてコサイン波（以下、「ｃｏｓ波」と称する場合がある）の磁束信号として検出される。
同様に、第１の角度センサ１Ｂの第１の集磁ヨーク１１Ｂで集磁された磁束は、磁気検出器１３Ｂにてｓｉｎ波の磁束信号として検出され、第２の集磁ヨーク１２Ｂで集磁された磁束は、磁気検出器１４Ｂにてｃｏｓ波の磁束信号として検出される。
【００４６】
そして、角度演算回路１６Ａは、第１の角度センサ１Ａからのｓｉｎ波の磁束信号とｃｏｓ波の磁束信号とからアークタンジェントを求めることで第１回転角度θＡを演算する。更に、角度演算回路１６Ｂは、第１の角度センサ１Ｂからのｓｉｎ波の磁束信号とｃｏｓ波の磁束信号とからアークタンジェントを求めることで第２回転角度θＢを演算する。
【００４７】
（動作）
次に、第１実施形態の動作を説明する。
今、第１の車両４の運転者によってステアリングホイール３１が操舵され、この操舵力がステアリングシャフト３２に伝達されると、まず、入力軸３２ａが操舵方向と対応する方向に回動する。この回動に伴って、第１のトーションバー２１の入力端が回動し、第１のトーションバー２１の入力端に設けられた第１の角度センサ１Ａの多極リング磁石１０Ａが回動する。
【００４８】
この回動による回転変位は、第１の磁気検出部１５Ａの第１及び第２の集磁ヨーク１１Ａ及び１２Ａによって集磁される磁束の変化として現れ、この磁束が磁気検出器１３Ａ及び１４Ａにおいて、ｓｉｎ波信号及びｃｏｓ波信号として検出される。これら検出信号は、角度演算回路１６Ａへと入力され、角度演算回路１６Ａにおいて、これらのアークタンジェントを求めることで第１回転角度θＡが演算される。
【００４９】
一方、入力端を経た操舵力は、第１のトーションバー２１の捻れ（弾性変形）を介して出力端へと伝達され出力端が回動する。即ち、入力端（入力軸３２ａ）及び出力端（出力軸３２ｂ）が回転方向に相対変位する。これにより、第１のトーションバー２１の出力端に設けられた第１の角度センサ１Ｂの多極リング磁石１０Ｂが回動する。この回動による回転変位は、第１の磁気検出部１５Ｂの第１及び第２の集磁ヨーク１１Ｂ及び１２Ｂによって集磁される磁束の変化として現れ、この磁束が磁気検出器１３Ｂ及び１４Ｂにおいて、ｓｉｎ波信号及びｃｏｓ波信号として検出される。これら検出信号は、角度演算回路１６Ｂへと入力され、角度演算回路１６Ｂにおいて、これらのアークタンジェントを求めることで第２回転角度θＢが演算される。
【００５０】
また、第１のトルクセンサ２は、第１のトーションバー２１の入力端及び出力端が回動したときの第１の角度センサ１Ａと第１の角度センサ１Ｂとの回転変位（角度）の検出順番（即ち、回転変位の順番）を判別することが可能である。これにより、第１の角度センサ１Ａ→第１の角度センサ１Ｂの順番で角度検出が行われたと判定した場合、ステアリングホイール３１側からのトルク（操舵トルク）入力であることを判別することが可能である。同様に、第１の角度センサ１Ｂ→第１の角度センサ１Ａの順番で角度検出が行われたと判定した場合は、車輪側からのトルク入力であることを判別することが可能である。
【００５１】
一方、第１のトルク演算回路２３は、角度演算回路１６Ａからの第１回転角度θＡと、角度演算回路１６Ｂからの第２回転角度θＢとの差分（相対角度φ）を求め、この相対角度φから操舵トルクＴｓを演算する。即ち、相対角度φが得られれば、例えば、第１のトーションバー２１が中実な円柱部材である場合、第１のトーションバー２１に係る操舵トルクＴｓは、「φ＝３２・Ｔｓ・Ｌ／（π・Ｄ4・Ｇ）」から演算することが可能である。なお、Ｌは第１のトーションバー２１の長さ、Ｄは第１のトーションバー２１の直径、Ｇは第１のトーションバー２１の横弾性係数である。
【００５２】
また、ＥＰＳ制御ユニット４４は、電流指令演算回路において、第１のトルク演算回路２３からの操舵トルクＴｓ、車速センサ５０からの車速Ｖ及び電動モータ４３からのモータ回転角度θｍに基づき電流指令値を演算する。更に、ＥＰＳ制御ユニット４４は、モータ駆動回路において、電流指令演算回路で演算した電流指令値に応じた３相交流電流を生成し、生成した３相交流電流を電動モータ４３に供給して、電動モータ４３に操舵補助力を発生させる。
ここで、第１実施形態において、第１のトーションバー２１が弾性部材に対応し、入力軸３２ａ及び出力軸３２ｂが第１の回転軸及び第２の回転軸に対応し、第１のトルク演算回路２３がトルク値演算部に対応する。
【００５３】
（第１実施形態の効果）
（１）第１の角度センサ１は、正弦波着磁にて周方向に着磁された円筒形状の多極リング磁石１０と、多極リング磁石１０の外周面と対向し、周方向に位相差をもって配置された第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２と、第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２で集磁した磁束を検出する磁気検出器１３及び１４と、磁気検出器１３及び１４で検出した磁束に基づき多極リング磁石１０の回転角度を演算する角度演算回路１６とを備える。
この構成であれば、磁気検出器で多極リング磁石１０の磁束を直接検出する構成と比較して、磁石のピッチ誤差、磁石と磁気検出器とのギャップ変動による磁束変動を要因とした検出角度（回転角度）の誤差を抑制することが可能となる。
【００５４】
（２）第１の角度センサ１は、第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２が、多極リング磁石１０の周方向に沿って複数の磁極と対向するように等間隔に並列された第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａ及び第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂを備える。
この構成であれば、複数の集磁部によって複数の磁極からの磁束を集磁することが可能となるので、磁石のピッチ誤差、磁石と磁気検出器とのギャップ変動による磁束変動を要因とした検出角度（回転角度）の誤差を、より低減することが可能となる。
【００５５】
（３）第１の角度センサ１は、第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２が、多極リング磁石１０の外周面に沿って周方向に等間隔に並列する第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａと該第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａの先端側とは反対側の端部を接続する接続部１１４ａと該接続部１１４ａの接続側とは反対側の端部に設けられた検出部１１５ａとを備える第１の上側ヨーク１１ａと、第１の上側ヨーク１１ａと同一形状の第１の下側ヨーク１１ｂとを備え、第１の上側ヨーク１１ａ及び第１の下側ヨーク１１ｂの一方を他方に対して１８０°回転させて、第１の上側ヨーク１１ａの第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａと第１の下側ヨーク１１ｂの第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂとが周方向に沿って互い違いに配されるように、かつ、第１の上側ヨーク１１ａの検出部１１５ａと第１の下側ヨーク１１ｂの検出部１１５ｂとの間に磁気検出器１３が配されるように両者を組み合わせて構成されている。
【００５６】
この構成であれば、同形状の２つの部品から、一方の集磁部が対向する各Ｎ極の磁極からの磁束を集磁し、集磁した磁束を磁気検出器１３に到達させ、到達した磁束が他方の集磁部を通って対向する各Ｓ極の磁極へと戻る磁気経路を有する磁気回路を構成することが可能となる。
これによって、同一形状の２つの部材の組合せによって磁気回路を構成することが可能となるので、金型費用の低減等、量産時の費用のコストダウンが可能となる。
【００５７】
（４）第１の角度センサ１は、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａ及び第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂの周方向の幅が、多極リング磁石１０の磁極の周方向の幅と略同一の幅に構成され、第１〜第３集磁部１１１ａ〜１１３ａ及び第１〜第３集磁部１１１ｂ〜１１３ｂの先端部間の周方向の間隔が、検出部１１５ａ及び１１５ｂの周方向の間隔よりも大きくなるように先端部に勾配を設けた。
この構成であれば、正弦波着磁された多極リング磁石の磁束を集磁し、磁気検出器１３及び１４において、正弦波状に変化する集磁磁束を検出することが可能となる。
【００５８】
（５）第１の角度センサ１は、複数の集磁ヨークが、電気角で９０度の位相差をもって配置された第１の集磁ヨーク１１と第２の集磁ヨーク１２とから構成されている。
この構成であれば、第１の集磁ヨーク１１の磁気検出器１３からサイン波の磁束検出信号を得ることが可能となり、第２の集磁ヨーク１２の磁気検出器１４からコサイン波の磁束検出信号を得ることが可能となる。
【００５９】
（６）第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２で集磁した磁束の変化は正弦波状であり、第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２を電気角で９０度の位相差をもって配置することにより、第１の角度センサ１は、磁気検出器１３が、第１の集磁ヨーク１１で集磁した磁束をサイン波として検出し、磁気検出器１４が、第２の集磁ヨーク１２で集磁した磁束をコサイン波として検出し、角度演算回路１６が、磁気検出器１３で検出したサイン波状の磁束と、磁気検出器１４で検出したコサイン波状の磁束とからアークタンジェントを求めることで多極リング磁石１０の回転角度を演算する。
この構成であれば、検出した磁束から簡易に回転角度を演算することが可能である。
【００６０】
（７）第１の角度センサ１は、第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２が、パーマロイ、電磁軟鉄及びケイ素鋼板のうちいずれか１の材料から構成されている。
この構成であれば、比較的効率的に磁束を集磁することが可能となる。
（８）第１の角度センサ１は、多極リング磁石が、ネオジム磁石、フェライト磁石及びサマリウムコバルト磁石のうちいずれか１の磁石から構成されている。
この構成であれば、例えば、ネオジム磁石は比較的大きな磁束密度が必要なときに使用し、フェライト磁石は比較的小さな磁束密度で足りるときに使用し、サマリウムコバルト磁石は高温耐性が必要なときに使用するなど、必要磁束密度や使用環境等に応じて、適切な磁束密度や特性を有した多極リング磁石を構成することが可能となる。
【００６１】
（９）第１のトルクセンサ２は、入力軸３２ａ及び出力軸３２ｂを接続する第１のトーションバー２１と、第１のトーションバー２１の一端（入力端）に設けられた上記第１の角度センサ１からなる第１の角度センサ１Ａと、第１のトーションバー２１の他端（出力端）に設けられた上記第１の角度センサ１からなる第１の角度センサ１Ｂと、第１の角度センサ１Ａで検出した第１回転角度θＡと第１の角度センサ１Ｂで検出した第２回転角度θＢとの差分値に基づき操舵トルクＴｓを演算する第１のトルク演算回路２３とを備える。
【００６２】
この構成であれば、上記第１の角度センサ１と同じ構成の第１の角度センサ１Ａ及び１Ｂの検出角度の差分（第１のトーションバー２１の捻れ角度（相対角度φ））を演算することが可能となる。そして、この相対角度φから操舵トルクＴｓを演算することが可能となる。
これによって、磁石のピッチ誤差、磁石と磁気検出器とのギャップ変動による第１の角度センサ１の磁束変動を要因とした相対角度φへの影響を抑制することが可能となる。その結果、第１の角度センサ１における磁束変動を要因とした誤差が比較的少ない操舵トルクＴｓを得ることが可能となる。
【００６３】
（１０）第１のトルクセンサ２は、トルク検出範囲を第１のトーションバー２１の回転角度の−８°〜＋８°の捻れ範囲とし、多極リング磁石１０の極対数を２２に構成した。
この構成であれば、機械角３６０°に対して多極リング磁石１０の極対数が２２の構成となるため、１つの磁極対に対して機械角約１６°が対応するようになる。これによって、−８°〜＋８°の１６°分の角度範囲に対して、各磁極対（Ｎ極８°、Ｓ極８°）が対応することになり、簡易な演算で回転角度を求めることが可能となる。
【００６４】
（１１）電動パワーステアリング装置３は、上記第１のトルクセンサ２を備える。
この構成であれば、角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない操舵トルクＴｓによって、例えば、電動パワーステアリング装置３を構成する電動モータ４３を駆動制御することが可能となる。
これによって、適切な操舵トルクＴｓによって電動モータを駆動制御して適切な操舵アシストトルクを発生させることが可能となる。その結果、操舵フィーリング等が良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
【００６５】
（１２）電動パワーステアリング装置３は、第１のトルクセンサ２が、第１の角度センサ１Ａ及び第１の角度センサ１Ｂの角度検出状態に基づき、第１のトルク演算回路２３で演算したトルクが、ステアリングホイール３１側から入力されたトルクか、タイヤ（車輪４ＦＲ及び４ＦＬ）側から入力されたトルクかを判別する。
この構成であれば、トルクの入力方向を判別することが可能となるので、トルクが運転者により付加されたのか車両に外部から付加された外乱なのかを判断することが可能となり、適切な操舵補助制御を行うことが可能となる。その結果、操舵フィーリング等が良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
【００６６】
（１３）第１の車両４は、上記電動パワーステアリング装置３を備える。
この構成によれば、電動パワーステアリング装置３が、角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない操舵トルクＴｓによって操舵アシストトルクを発生させることが可能となる。
これによって、角度センサにおける磁束変動による誤差の少ない適切な操舵アシストトルクによる操舵アシストを実施することが可能となり、操舵フィーリング等の良好な操舵アシストを実施することが可能となる。
【００６７】
（第２実施形態）
（構成）
本発明の第２実施形態に係る第２の角度センサ５は、上記第１実施形態に係る第１の角度センサ１において、第１の集磁ヨーク１１及び磁気検出器１３と第２の集磁ヨーク１２及び磁気検出器１４との組を、２組追加した構成となっている。
以下、第１の集磁ヨーク１１及び磁気検出器１３と第２の集磁ヨーク１２及び磁気検出器１４との組を、「磁束検出構成部」と称する場合がある。
具体的に、第２の角度センサ５は、図９に示すように、第１の磁束検出構成部１７Ａと、第２の磁束検出構成部１７Ｂと、第３の磁束検出構成部１７Ｃとを含んで構成される。
【００６８】
以下、第１の磁束検出構成部１７Ａ、第２の磁束検出構成部１７Ｂ及び第３の磁束検出構成部１７Ｃは、「第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃ」と称する場合がある。
第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃは、いずれも多極リング磁石１０の外周面に対向させて、かつ、電気角で９０°の位相差をもって周方向に並列した第１の集磁ヨーク１１（磁気検出器１３を含む）及び第２の集磁ヨーク１２（磁気検出器１４を含む）の組から構成されている。なお、図９では、磁気検出器１３及び１４を図示省略している。
【００６９】
加えて、第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃは、多極リング磁石１０の周方向に沿って等間隔に並列した構成となっている。
また、第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃは、図１０に示すように、樹脂材料によってモールドして一体形成され、円筒形状の第２の磁気検出部１８を構成する。
第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃでそれぞれ検出した、３組のｓｉｎ波及びｃｏｓ波の磁束信号の組は、角度演算回路１６に入力される。
【００７０】
第２実施形態の角度演算回路１６は、入力された３組の磁束信号それぞれについて、アークタンジェントを求め、３つのアークタンジェントの平均値から多極リング磁石１０の回転角度を演算する。加えて、角度演算回路１６は、３つのアークタンジェントの中に、各値と他の値との差分値が予め設定した閾値以上となるものがある場合に、多数決で異常箇所を判定するようになっている。即ち、一番外れた値となっているアークタンジェントに対応する磁束検出構成部を異常箇所として判定する。そして、残り２つの磁束検出構成部の検出結果に基づく回転角度の平均値を正常値として採用する。
【００７１】
なお、第２の角度センサ５は、上記第１実施形態の第１の角度センサ１と同様に、上記第１実施形態の第１の車両４に搭載された電動パワーステアリング装置３の第１のトルクセンサ２を構成する角度センサに適用することが可能である。
ここで、第２実施形態において、第１のトーションバー２１が弾性部材に対応し、入力軸３２ａ及び出力軸３２ｂが第１の回転軸及び第２の回転軸に対応し、第１のトルク演算回路２３がトルク値演算部に対応する。
【００７２】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態は、上記第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（１）第２の角度センサ５は、複数の集磁ヨークが、電気角で９０度の位相差をもって配置された２つの集磁ヨークの組（第１の集磁ヨーク１１及び第２の集磁ヨーク１２）の複数組（例えば３組）から構成され、複数組の集磁ヨーク（例えば、第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃ）は、多極リング磁石１０の周方向に沿って等間隔に配列されている。
この構成であれば、複数組の集磁ヨーク（第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃ）のそれぞれにおいて、磁気検出器１３及び１４で検出されるｓｉｎ波の磁束信号及びｃｏｓ波の磁束信号から多極リング磁石１０の回転角度を演算することが可能となる。
【００７３】
これによって、例えば、それぞれの回転角度の平均値を回転角度とすることで、多極リング磁石の芯ずれ、傾き等の影響をキャンセルし、より精度の高い角度情報を得ることが可能となる。また、演算結果のなかに、例えば、互いの差分値が予め設定した閾値以上となる回転角度が含まれているような場合に、多数決で異常箇所を判定し、残りの正常箇所での角度検出結果を角度情報として採用することで、角度情報の信頼性を向上することが可能となる。
【００７４】
（第３実施形態）
（構成）
第３実施形態に係る第２の車両６は、図１１に示すように、ベルト式無段変速機７と、エンジン等の駆動源６０と、駆動輪６１Ｌ及び６１Ｒと、発進クラッチ６２と、デファレンシャルギヤ６３とを含んで構成される。
【００７５】
ベルト式無段変速機７は、図１１に示すように、変速機ケース（不図示）の内側に、無段変速のための駆動側プーリ７２０と従動側プーリ７５０とを回転自在に支持する回転部７００を備えている。この回転部７００は、互いに平行に配置された入力側回転軸７１と出力側回転軸７２とを備えている。入力側回転軸７１は、変速機ケース内に、１対の転がり軸受７４Ａ及び７４Ｂを介して回転自在に支持され、出力側回転軸７２は、変速機ケース内に、１対の転がり軸受７４Ｃ及び７４Ｄを介して回転自在に支持されている。
【００７６】
そして、図１１に示すように、このベルト式無段変速機７は、入力側回転軸７１が、駆動源６０により、トルクコンバータ、あるいは電磁クラッチ等の発進クラッチ６２を介して回転駆動されるようになっている。また、入力側回転軸７１には、その中間部で１対の転がり軸受７４Ａ及び７４Ｂの間に位置する部分に、駆動側プーリ７２０が配設されており、この駆動側プーリ７２０と入力側回転軸７１とが同期して回転するようになっている。この駆動側プーリ７２０を構成する一対の駆動側プーリ板７３ａ及び７３ｂ同士の間隔は、駆動側アクチュエータ７７で一方（図１１の左方）の駆動側プーリ板７３ａを軸方向に変位させることにより調節自在である。即ち、駆動側プーリ７２０の溝幅は、駆動側アクチュエータ７７により拡大及び縮小自在である。
【００７７】
また、出力側回転軸７２には、その中間部で一対の転がり軸受７４Ｃ及び７４Ｄの間に位置する部分に、従動側プーリ７５０が配設されており、この従動側プーリ７５０と出力側回転軸７２とが同期して回転するようになっている。この従動側プーリ７５０を構成する１対の従動側プーリ板７５ａ及び７５ｂ同士の間隔は、従動側アクチュエータ７８で一方（図１１の右方）の従動側プーリ板７５ａを軸方向に変位させることにより調節自在である。即ち、従動側プーリ７５０の溝幅は、従動側アクチュエータ７８により拡大及び縮小自在である。そして、この従動側プーリ７５０と上記駆動側プーリ７２０とに、無端ベルト７６を掛け渡している。なお、この無端ベルト７６としては、金属製のものを使用している。
【００７８】
ベルト式無段変速機７は、更に、図１１に示すように、出力側回転軸７２と一体に回転可能な出力ギヤ７２Ｇを介して出力側回転軸７２と接続するカウンタシャフト７７０を備えている。
このカウンタシャフト７７０は、図１２に示すように、入力歯車軸７７２と、出力歯車軸７７５と、第２のトルクセンサ８とを含んで構成される。
【００７９】
入力歯車軸７７２は、断面が略十字状の軸であり、外側軸部７７２ａと、内側軸部７７２ｂとから構成される。
外側軸部７７２ａは、中空構造の軸であり、軸方向略中央の外周部に円環状の入力ギヤ部７７２Ｇが形成されている。内側軸部７７２ｂは、外側軸部７７２ａの内側の中空内に外側軸部７７２ａと同心に設けられ、一端が外側軸部７７２ａの一端部に固定され、他端側の一部（図１２の例では全長の約１／３）が外側軸部７７２ａの他端側から突き出るように構成されている。かかる構成によって、外側軸部７７２ａ、入力ギヤ部７７２Ｇ及び内側軸部７７２ｂは一体に回転する。また、入力ギヤ部７７２Ｇは、出力ギヤ７２Ｇと噛み合うように構成されている。
【００８０】
出力歯車軸７７５は、中空構造の軸であり、入力歯車軸７７２側の一端の外周部に入力ギヤ部７７２Ｇよりも小さい外径の円環状の出力ギヤ部７７５Ｇが形成されている。
また、出力歯車軸７７５は、入力歯車軸７７２と同心に配置され、入力歯車軸７７２の外側軸部７７２ａ及び内側軸部７７２ｂの一部を、内側の中空内に内包する構成となっている。なお、内側軸部７７２ｂの外側軸部７７２ａから突き出た部分の先端部は、出力歯車軸７７５の出力ギヤ部７７５Ｇとは反対側の端部から突き出ている。更に、出力歯車軸７７５は、出力ギヤ部７７５Ｇがデファレンシャルギヤ６３と噛み合うように構成されている。
【００８１】
第２のトルクセンサ８は、ベルト式無段変速機７に入力される軸トルクＴａを検出する。
この第２のトルクセンサ８は、図１２に示すように、第１の角度センサ１Ｃと、第１の角度センサ１Ｄと、ばね鋼等の弾性部材から構成された第２のトーションバー８１と、第２のトルク演算回路８３とを含んで構成される。なお、第１の角度センサ１Ｃ及び第１の角度センサ１Ｄは、上記第１実施形態の第１の角度センサ１から構成されている。そのため、符号の末尾にＣ及びＤを付して両者を区別している。以下、他の構成部の符号に対しても適宜符号の末尾にＣ及びＤを付して両者を区別する。なお、第１の角度センサ１に代えて、上記第２実施形態の第２の角度センサ５を適用してもよい。
第１の角度センサ１Ｃは、入力歯車軸７７２の内側軸部７７２ｂの出力歯車軸７７５から突き出た先端部に設けられている。第１の角度センサ１Ｄは、出力歯車軸７７５の出力ギヤ部７７５Ｇとは反対側の端部に第１の角度センサ１Ｃと隣り合わせに設けられている。
【００８２】
第２のトーションバー８１は、カウンタシャフト７７０の全長に近い長さの円筒棒状の中空構造に形成され、入力歯車軸７７２の外側軸部７７２ａ及び出力歯車軸７７５の内径部と、入力歯車軸７７２の内側軸部７７２ｂの外周部との間の中空内に設けられている。即ち、第２のトーションバー８１は、内側軸部７７２ｂの大部分を内側の中空内に内包している。
また、第２のトーションバー８１の入力歯車軸７７２側の一端は外側軸部７７２ａに固定され、第２のトーションバー８１の出力歯車軸７７５側の一端は出力歯車軸７７５に固定されている。即ち、入力歯車軸７７２と出力歯車軸７７５とは第２のトーションバー８１を介して連結されている。
従って、入力歯車軸７７２が回動すると、これに伴って第２のトーションバー８１の入力歯車軸７７２側の端部（以下、「入力歯車端」と称す）が回動する。この入力歯車端の回動による動力は第２のトーションバー８１の捻れを介して出力歯車軸７７５側の端部（以下、「出力歯車端」と称す）へと伝達され出力歯車端が回動する。即ち、出力歯車軸７７５が回動する。
【００８３】
そして、第１の角度センサ１Ｃによって、入力歯車軸７７２の回転変位に応じた磁束を検出し、第１の角度センサ１Ｄによって、出力歯車軸７７５の回転変位に応じた磁束を検出する。第１の角度センサ１Ｃで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路１６Ｃ（不図示）に入力され、第１の角度センサ１Ｄで検出した磁束は、電気信号として内部の角度演算回路１６Ｄ（不図示）に入力される。
【００８４】
なお、角度演算回路１６Ｃ及び角度演算回路１６Ｄは、同一構成の角度演算回路１６から構成されている。そのため、符号の末尾にＣ及びＤを付して両者を区別している。
角度演算回路１６Ｃは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、入力歯車軸７７２の回転角度である第３回転角度θＣを演算する。そして、演算した第３回転角度θＣを第２のトルク演算回路８３に出力する。
【００８５】
また、角度演算回路１６Ｄは、検出磁束に応じた電気信号の入力に応じて、出力歯車軸７７５の回転角度である第４回転角度θＤを演算する。そして、演算した第４回転角度θＤを第２のトルク演算回路８３に出力する。
第２のトルク演算回路８３は、第３回転角度θＣと第４回転角度θＤとの差分（第２のトーションバー８１の捩れに相当する相対角度φ）を演算し、この相対角度φに基づき、軸トルクＴａを演算する。この軸トルクＴａは、例えば、油圧によってプーリの押し付け力を制御する油圧制御ユニット（不図示）に出力される。
【００８６】
（動作）
次に、第３実施形態の動作を説明する。
ベルト式無段変速機７では、駆動源６０から発進クラッチ６２を介して入力側回転軸７１に伝達された動力は、駆動側プーリ７２０から無端ベルト７６を介して、従動側プーリ７５０に伝達される。そして、従動側プーリ７５０に伝達された動力は、出力側回転軸７２に伝達され、出力側回転軸７２と一体に回転する出力ギヤ７２Ｇを介してカウンタシャフト７７０に伝達される。
【００８７】
このとき、出力ギヤ７２Ｇからカウンタシャフト７７０に伝達される動力は、まず、出力ギヤ７２と噛み合う入力ギヤ部７７２Ｇへと伝達され入力歯車軸７７２を回動させる。この入力歯車軸７７２の回転変位（第３回転角度θＣ）が第１の角度センサ１Ｃで検出される。
引き続き、入力歯車軸７７２の回動に伴い第２のトーションバー８１の入力歯車端が回動し、この回動による動力が第２のトーションバー８１を介して出力歯車端へと伝達される。これにより、出力歯車端が回動し、この回動に伴って出力歯車軸７７５が回動する。この出力歯車軸７７５の回転変位（第４回転角度θＤ）が第１の角度センサ１Ｄで検出される。
【００８８】
第２のトルク演算回路８３は、角度演算回路１６Ｃからの第３回転角度θＣと、角度演算回路１６Ｄからの第４回転角度θＤとの差分（相対角度φ）を求め、この相対角度φから軸トルクＴａを演算する。即ち、相対角度φが得られれば、例えば、中空の円筒部材である第２のトーションバー８１に係る軸トルクＴａは、「φ＝３２・Ｔａ・Ｌ／（π・（Ｄ０4−Ｄ１4）・Ｇ）」から演算することが可能である。なお、Ｌは第２のトーションバー８１の長さ、Ｄ０は第２のトーションバー８１の外径、Ｄ１は第２のトーションバー８１の内径、Ｇは第２のトーションバー８１の横弾性係数である。そして、演算した軸トルクＴａを、制御ユニットに出力する。
ここで、第３実施形態において、第２のトーションバー８１が弾性部材に対応し、入力歯車軸７７２及び出力歯車軸７７５が第１の回転軸及び第２の回転軸に対応し、第２のトルク演算回路８３がトルク値演算部に対応する。
【００８９】
（第３実施形態の効果）
第３実施形態は、上記第１実施形態及び上記第２実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（１）トランスミッションの１種であるベルト式無段変速機７は、上記第１実施形態又は上記第２実施形態の第１の角度センサ１又は第２の角度センサ５から構成される第２のトルクセンサ８を備える。
この構成であれば、第２のトルクセンサ８によって、従来と比較して角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない軸トルクＴａを演算することが可能となる。
これによって、より適切な軸トルクＴａによってプーリの押し付け力を制御することが可能となるので、ベルトの滑りによる損失をより小さくすることが可能となる。
【００９０】
（２）第２の車両６は、トランスミッションの１種である上記ベルト式無段変速機７を備える。
この構成であれば、従来と比較して角度センサにおける磁束変動を要因とした誤差の影響が比較的少ない軸トルクＴａによって、ベルト式無段変速機７のプーリの押し付け力を制御することが可能となる。
これによって、より適切な軸トルクＴａによってプーリの押し付け力を制御することが可能となるので、ベルトの滑りによる損失のより少ない良好な動力伝達を実施することが可能となる。
【００９１】
（変形例）
（１）上記各実施形態では、集磁ヨークの有する集磁部の数を３つとしたが、この構成に限らず、集磁部の数を２つ以下又は４つ以上としてもよい。
（２）上記各実施形態では、集磁部の形状を板面が平らな形状に構成したが、この構成に限らない。集磁部の少なくとも対向面の周方向断面形状を、多極リング磁石の周方向断面の円弧形状と同じ形状に構成して、対向面の全体が外周面と等距離の間隔を有する構成としてもよい。
【００９２】
（３）上記第３実施形態では、第１の角度センサ１又は第２の角度センサ５を、ベルト式無段変速機７の軸トルク（動力伝達トルク）Ｔａを検出する第２のトルクセンサ８に適用する構成としたが、この構成に限らない。例えば、オートマチックトランスミッション（以下、「ＡＴ」と称す）等の他のトランスミッションの軸トルクを検出するトルクセンサに適用する構成としてもよい。第２のトルクセンサ８を、例えば、ＡＴの軸トルクの検出に適用した場合、この軸トルクによって、ＡＴの油圧多板クラッチの圧力を制御することが可能となる。これによって、従来と比較してクラッチの滑りによる動力の損失を低減することが可能となり、変速ショックを小さくすることが可能となる。
【００９３】
（４）上記第１実施形態では、第１の角度センサ１Ａを第１のトーションバー２１の上端に設け、第１の角度センサ１Ｂを第１のトーションバー２１の下端に設ける構成としたが、この構成に限らない。例えば、第１の角度センサ１Ａを入力軸３２ａに設け、第１の角度センサ１Ｂを出力軸３２ｂに設ける構成としてもよい。このことは、上記第２実施形態の第２の角度センサ５を設ける場合も同様である。
【００９４】
（５）上記第２実施形態では、第２の角度センサ５を構成する磁束検出構成部（集磁ヨークの組）の数を３組（第１〜第３の磁束検出構成部１７Ａ〜１７Ｃ）としたが、この構成に限らず、構成可能な範囲で２組又は４組以上としてもよい。
また、上記各実施形態は、本発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上記の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
また、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９５】
１…第１の角度センサ、２…第１のトルクセンサ、３…電動パワーステアリング装置、４，６…車両、５…第２の角度センサ、７…ベルト式無段変速機、１０…多極リング磁石、１１…第１の集磁ヨーク、１１ａ…第１の上側ヨーク、１１ｂ…第１の下側ヨーク、１２…第２の集磁ヨーク、１２ａ…第２の上側ヨーク、１２ｂ…第２の下側ヨーク、１３，１４…磁気検出器、１５，１８…磁気検出部、１６…角度演算回路、２１…第１のトーションバー、２３…第１のトルク演算回路、８１…第２のトーションバー、８３…第２のトルク演算回路、１１１ａ〜１１３ａ，１１１ｂ〜１１３ｂ，１２１ａ〜１２３ａ，１２１ｂ〜１２３ｂ…第１〜第３集磁部、７７０…カウンタシャフト
【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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