(57)【要約】【課題】磁気センサの実装位置の自由度を向上させ得る回転センサ付軸受装置を提供する。【解決手段】この回転センサ付軸受装置１０は、回転輪となる内輪２１と固定輪となる外輪２２との間に複数の転動体であるボール２３が転動自在に介装された深溝玉軸受２０と、内輪２１と一体で回転する磁気エンコーダ４０と、外輪２２に配置されて磁気エンコーダ４０の直交する２方向の磁場を同時に検出するとともに、２方向の磁場に応じた２相パルスを出力、または、１相パルスと回転方向信号とを出力する１つの磁気センサ８０とを備える。【選択図】図１
2017040545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転輪と固定輪との間に複数の転動体が転動自在に介装された軸受と、前記回転輪と一体で回転する多極磁石と、前記固定輪に配置されて前記多極磁石の直交する２方向の磁場を同時に検出するとともに、前記２方向の磁場に応じた２相パルスを出力、または、１相パルスと回転方向信号とを出力する１つの磁気センサとを備える回転センサ付軸受装置。
【請求項２】
前記多極磁石と前記磁気センサとは、前記多極磁石に対して前記磁気センサが前記軸受の内径側に配置されるとともに、前記磁気センサの感磁面が前記多極磁石に前記軸受のラジアル方向で対向するように配置されている内径側ラジアル対向配置であり、
前記磁気センサは、前記２方向の磁場として、径方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、位相が９０°ずれた２相のパルス信号を出力する請求項１に記載の回転センサ付軸受装置。
【請求項３】
前記多極磁石と前記磁気センサとは、前記多極磁石に対して前記磁気センサが前記軸受の外径側に配置されるとともに、前記磁気センサの感磁面が前記多極磁石に前記軸受のラジアル方向で対向するように配置されている外径側ラジアル対向配置であり、
前記磁気センサは、前記２方向の磁場として、径方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、位相が９０°ずれた２相のパルス信号を出力する請求項１に記載の回転センサ付軸受装置。
【請求項４】
前記多極磁石と前記磁気センサとは、前記多極磁石に対して前記磁気センサが前記軸受の軸方向の側方に配置されるとともに、前記磁気センサの感磁面が前記多極磁石にアキシアル方向で対向するように配置されているアキシアル対向配置であり、
前記磁気センサは、前記２方向の磁場として、軸方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、位相が９０°ずれた２相のパルス信号を出力する請求項１に記載の回転センサ付軸受装置。
【請求項５】
前記多極磁石と前記磁気センサとは、前記多極磁石に対して前記磁気センサが前記軸受の内径側に配置されるとともに、前記磁気センサの感磁面が前記多極磁石に前記軸受のラジアル方向で対向するように配置されている内径側ラジアル対向配置であり、
前記磁気センサは、前記２方向の磁場として、径方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、極対数の逓倍のパルス信号と回転方向信号とを出力する請求項１に記載の回転センサ付軸受装置。
【請求項６】
前記多極磁石と前記磁気センサとは、前記多極磁石に対して前記磁気センサが前記軸受の外径側に配置されるとともに、前記磁気センサの感磁面が前記多極磁石に前記軸受のラジアル方向で対向するように配置されている外径側ラジアル対向配置であり、
前記磁気センサは、前記２方向の磁場として、径方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、極対数の逓倍のパルス信号と回転方向信号とを出力する請求項１に記載の回転センサ付軸受装置。
【請求項７】
前記多極磁石と前記磁気センサとは、前記多極磁石に対して前記磁気センサが前記軸受の軸方向の側方に配置されるとともに、前記磁気センサの感磁面が前記多極磁石にアキシアル方向で対向するように配置されているアキシアル対向配置であり、
前記磁気センサは、前記２方向の磁場として、軸方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、極対数の逓倍のパルス信号と回転方向信号とを出力する請求項１に記載の回転センサ付軸受装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転センサ付軸受装置を備える電動モータ。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転センサ付軸受装置を備えるトルクセンサ。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転センサ付軸受装置を備える電動パワーステアリング装置。
【請求項１１】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の回転センサ付軸受装置を備える車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転センサ付軸受装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホールＩＣなどの２個の磁気センサと多極磁石とを軸受に配置した回転センサ付軸受装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載の回転センサ付軸受装置であれば、２個の磁気センサから得られる２相のパルス出力から軸受の回転量と回転方向とを検出することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７４２５８号公報（図５、００２３）
【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、特許文献１の従来技術は、２個の磁気センサ（ホールＩＣ）を個別に用いるため、多極磁石のピッチにあわせてホールＩＣの配置を変えたり、実装ずれなどの組み立て誤差が生じるという問題があり、また、コストがかかる、消費電力が大きくなる、多極磁石の幅によって磁気センサの最適位置が変わる等の問題がある。
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、磁気センサの実装位置の自由度を向上させ得る回転センサ付軸受装置、この回転センサ付軸受装置を備える電動モータ、トルクセンサ、電動パワーステアリング装置及び車両を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を達成するために、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置は、回転輪と固定輪との間に複数の転動体が転動自在に介装された軸受と、前記回転輪と一体で回転する多極磁石と、前記固定輪に配置されて前記多極磁石の直交する２方向の磁場を同時に検出するとともに、前記２方向の磁場に応じた２相パルスを出力、または、１相パルスと回転方向信号とを出力する１つの磁気センサとを備える。
【０００６】
また、上記課題を達成するために、本発明の一態様に係る電動モータは、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置を備える。
また、上記課題を達成するために、本発明の一態様に係るトルクセンサは、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置を備える。
また、上記課題を達成するために、本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置は、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置を備える。
また、上記課題を達成するために、本発明の一態様に係る車両は、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置によれば、１つの磁気センサで多極磁石の直交する２方向の磁場を同時に検出することができる。ここで、多極磁石は、回転時に、縦磁場と横磁場のゼロクロス点が電気角９０°の位相差で変化し、縦磁場と横磁場の位相関係は回転方向に依存し、また、この位相関係は着磁ピッチに依存しないところ、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置の磁気センサであれば、多極磁石の直交する２方向の磁場、つまり、磁気センサに垂直に入る縦磁場と水平に入る横磁場とを同時に検出するので、着磁ピッチに依らず、電気角９０°の位相差をもつ２相のパルス信号を得ることにより、検知した２相のパルス信号から回転角度を検出するとともに、信号の変化の仕方から回転方向を判別することができる。
【０００８】
そして、本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置によれば、２相の出力の位相差は磁気センサの配置に依存せず、多極磁石の着磁ピッチに合わせて磁気センサの実装位置を制限する必要がないので、磁気センサの実装位置の自由度を向上させることができる。また、使用する磁気センサが１個で足りるので、部品コストや実装コストを削減でき、また、消費電力を削減できる。また、１つの磁気センサで横磁場と縦磁場を検出するため、磁極幅に関係なく２相パルス出力を得ることができる。
【０００９】
また、本発明の一態様に係る電動モータによれば、上記効果を有する回転センサ付軸受装置を備えるので、実装位置の自由度の向上によりコストを削減でき、また、消費電力を削減し得る電動モータを提供できる。
また、本発明の一態様に係るトルクセンサによれば、上記効果を有する回転センサ付軸受装置を備えるので、コストを削減でき、また、消費電力を削減し得るトルクセンサを提供できる。
【００１０】
また、本発明の一態様に係る電動パワーステアリング装置によれば、上記効果を有する回転センサ付軸受装置を備えるので、例えば、回転センサ付軸受装置をトルクセンサやアシスト電動モータ等の角度検出に適用することで、コストを削減でき、また、消費電力を削減し得る電動パワーステアリング装置を提供できる。
また、本発明の一態様に係る車両によれば、上記効果を有する回転センサ付軸受装置を備えるので、例えば、回転センサ付軸受装置を、車載の電動パワーステアリング装置のトルクセンサやアシスト電動モータ等に適用することで、コストを削減でき、また、消費電力を削減し得る車両を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置の一実施形態の構成を示す模式図であり、同図は、軸受の軸線に沿った断面の一端側を拡大図示している。
【図２】図１の磁気センサが出力する信号の例を示す図である。
【図３】図１の磁気センサが出力する信号の他の例を示す図である。
【図４】本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置の第一変形例を示す模式図であり、同図は、軸受の軸線に沿った断面の一端側を拡大図示している。
【図５】本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置の第二変形例を示す模式図であり、同図は、軸受の軸線に沿った断面の一端側を拡大図示している。
【図６】本発明の一態様に係る回転センサ付軸受装置を備える電動パワーステアリング装置を搭載した車両の一実施形態の構成を示す模式図である。
【図７】回転センサ付軸受装置を適用したトルクセンサの構成例を示す模式図である。
【図８】回転センサ付軸受装置を適用した電動モータの構成例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、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。また、以下に示す実施形態は、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、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
【００１３】
［回転センサ付軸受装置］
図１に示すように、この回転センサ付軸受装置１０は、内輪２１と、外輪２２と、内輪２１及び外輪２２の間に介在する転動体としての複数のボール２３とを有する深溝玉軸受２０を軸受として備える。深溝玉軸受２０は、内輪２１及び外輪２２のうちの一方が固定輪となり他方が回転輪となる。回転輪は、電動モータ等の回転軸の回転に連動して固定輪との間に介在するボール２３を転動させながら回転する。
以下、本実施形態では、内輪２１を回転輪とし、外輪２２を固定輪とする構成例にて説明する。なお、本実施形態の軸受は、深溝玉軸受を例とするが、本発明を適用可能な軸受はこれに限定されず、種々の軸受に適用できる。
【００１４】
回転輪となる内輪２１には、横断面が略Ｌ字状に曲げ加工されてなる円環状の磁石ホルダ３０が装着されている。磁石ホルダ３０は、基端側の腕部３２が内輪２１の外周面の一端側から外輪２２側に向けて径方向に沿って張り出すように固定され、磁石ホルダ３０先端の装着部３１が軸方向に沿って側方に張り出している。磁石ホルダ３０は磁性材料から構成され、磁石ホルダ３０の側方に張り出す装着部３１には、内輪２１側を向く面に、円環板状の磁気エンコーダ４０が深溝玉軸受２０と同軸となる位置に支持されている。
磁気エンコーダ４０は、磁極数が２以上の多極磁石であって、その半周の円周面がＳ極に着磁され、残る半周の円周面がＮ極に着磁されている。この例の磁気エンコーダ４０は２極に着磁されている。なお、磁気エンコーダ４０は２極に限定されず、所定の等しいピッチで磁極を交互に反転配置した環状もしくは直線状の磁束発生源であれば、種々の多極磁石を採用することができる。また、その材料についても、ネオジム、フェライト、サマリウムコバルト、アルニコ等を適宜用いることができ、種類が限定されない。
【００１５】
一方、固定輪となる外輪２２には、横断面が略コ字状に曲げ加工されてなる円環板状のセンサカバー５０が、外輪２２の外周面側の側面から側方に張り出して、上記磁気エンコーダ４０を覆うように固定されている。センサカバー５０の略コ字状をなす内側の部分には、モールド樹脂等によってパッケージされた磁気センサユニット６０が固定されている。磁気センサユニット６０は、回路基板７０と、この回路基板７０上に実装された１つの磁気センサ８０とを有する。磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、相互の間に空間ギャップがある。
【００１６】
本実施形態の構成例では、磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、磁気エンコーダ４０に対して磁気センサ８０が深溝玉軸受２０の内径側に対向配置されるとともに、磁気センサ８０の感磁面（回路基板７０の厚さ方向の磁気エンコーダ４０との対向面）が磁気エンコーダ４０に深溝玉軸受２０のラジアル方向で対向するように配置されている（以下、「内径側ラジアル対向配置」ともいう）。
回路基板７０は、以下図示しない、チップ部品やディスクリート部品等として実装されたＩ／Ｆ部と回転情報算出器とを有し、回転情報算出器は、ＣＰＵ等が搭載されたマイクロコンピュータから構成されている。
【００１７】
回転情報算出器は、所定のプログラムを実行し、サンプリングタイミングになると、磁気センサ８０から出力された２相のパルス信号等の出力情報を演算処理し、相互に９０°位相のずれた２相のパルス信号に基づき、深溝玉軸受２０の絶対回転角度位置θ、回転角速度ω、回転方向などの回転輪（回転軸）の回転状態を示す回転情報を周期的に算出し、その算出結果が不図示の信号ケーブルを介して上位の制御部に伝送されるようになっている。なお、回転情報算出器は、回転センサ付軸受装置１０の外部に設けられていてもよい。
【００１８】
ここで、磁気センサ８０は、１つのＩＣから構成されており、磁気センサ８０の内部には、以下図示しない、感磁面に対する横磁場と縦磁場とを検知可能に設けられた二つのホール素子と、二つのホール素子の検知した磁界検知情報に基づいて、所期する２相パルス出力、もしくは、１相のパルス出力と回転方向を出力可能に構成された素子および回路とが実装されている。具体的には、例えば、旭化成エレクトロニクス株式会社製  型番ＡＫ８７７９Ａ、ＡＫ８７７９Ｂ等を用いることができる。
これにより、この磁気センサ８０は、１つのＩＣにより、磁気エンコーダ４０の横磁場と縦磁場とを検知して、２相パルス出力、もしくは、１相のパルス出力と回転方向を出力可能に構成されている。本実施形態の例では、上記内径側ラジアル対向配置により、磁気センサ８０は、２方向の磁場として、深溝玉軸受２０を基準として、その径方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、図２に示す、位相が９０°ずれた２相のパルス信号を出力する。
【００１９】
次に、本実施形態の回転センサ付軸受装置１０の動作を説明する。ここでは、上記回転センサ付軸受装置１０を、不図示の電動モータの回転軸を支持する軸受に適用した場合を例に説明する。
不図示のドライバからの駆動信号に応じて電動モータが駆動すると、電動モータの回転軸が回転し、この回転に連動して回転センサ付軸受装置１０の内輪２１が回転する。内輪２１には磁気エンコーダ４０が支持されているので、内輪２１と共に磁気エンコーダ４０も回転する。磁気エンコーダ４０が回転することにより、磁気センサユニット６０の対向する磁気センサ８０との位置関係が周期的に変化する。ここで、磁気エンコーダ４０は、回転時に、縦磁場（本実施形態では径方向磁場）と横磁場（本実施形態では周方向磁場）のゼロクロス点が電気角９０°の位相差で変化し、縦磁場と横磁場の位相関係は回転方向に依存し、また、この位相関係は着磁ピッチに依存しない。
【００２０】
磁気センサ８０には、磁気エンコーダ４０からの磁束が通過するが、磁気センサ８０は、この磁束変化に応じて、内部の二つのホール素子が、設定された通過磁束に対応し、２方向の磁場として、直交する径方向磁場と周方向磁場とをそれぞれ同時に検出する。磁気センサ８０は、ＩＣの仕様により、２相のパルス信号、もしくは、１相のパルス出力と回転方向を出力する。
本実施形態の例では、磁気センサ８０は、図２に示した、位相が９０°ずれた磁石磁極対数の２相のパルス信号を回路基板７０の回転情報算出器に出力する。磁気センサ８０から出力される２相のパルス信号は、Ａ相、Ｂ相とする。
【００２１】
これにより、回路基板７０の回転情報算出器は、サンプリングタイミングになると、Ａ相、Ｂ相の磁気検出信号についてサンプリング値を同時に取得し、相互に９０°位相のずれた２相のパルス信号に基づき、絶対回転角度位置θ、回転角速度ω、回転方向などの回転輪（回転軸）の回転状態を示す回転情報を周期的に算出する。
このように、上述した回転センサ付軸受装置１０によれば、１つの磁気センサ８０で磁気エンコーダ４０の直交する２方向の磁場を同時に検出することができる。すなわち、この磁気センサ８０であれば、磁気センサ８０に垂直に入る縦磁場と水平に入る横磁場とを同時に検出するので、磁気エンコーダ４０の着磁ピッチに依らず、電気角９０°の位相差をもつ２相のパルス信号を得ることができる。そして、回路基板７０に実装された回転情報算出器は、検知した２相のパルス信号から、絶対回転角度位置θ、回転角速度ω、回転方向などの回転輪（回転軸）の回転状態を示す回転情報を周期的に算出することができる。
【００２２】
特に、この回転センサ付軸受装置１０によれば、２相の出力の位相差は磁気センサ８０の配置に依存せず、磁気エンコーダ４０の着磁ピッチに合わせて磁気センサ８０の実装位置を制限する必要がないので、磁気センサ８０の実装位置の自由度を向上させることができる。また、使用する磁気センサ８０が１個で足りるので、部品コストや実装コストを削減でき、また、消費電力を削減できる。また、１つの磁気センサ８０で横磁場と縦磁場を検出するため、磁極幅に関係なく２相パルス出力を得ることができる。
なお、本発明に係る回転センサ付軸受装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【００２３】
例えば、上記実施形態では、磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、内径側ラジアル対向配置であり、磁気センサ８０は、磁気エンコーダ４０の径方向磁場と周方向磁場とを同時に検出し、９０°位相がずれた磁石磁極対数の２相のパルス信号を出力する例を説明したが、これに限定されず、例えば、２相のパルス信号出力に替えて、磁気センサ８０の内部処理にて、図３に他の例を示すように、１相のパルス出力と回転方向を出力可能に構成することができる。同図に示す例では、磁気センサ８０は、内部処理にて逓倍回路を介して極対数の逓倍のパルス信号を出力する。なお、本実施形態の例では、２倍のパルス信号を出力している。
また、磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０との配置についても、上述した第一実施形態に限定されず、例えば、以下の変形例に示すような態様とすることができる。なお、以下説明する変形例においては、上述した第一実施形態と同一または対応する構成には同一の符号を付すとともに同様の構成については説明を適宜省略する。
【００２４】
［第一変形例］
図４に示すように、第一変形例の回転センサ付軸受装置１０は、深溝玉軸受２０の回転輪となる内輪２１に磁気エンコーダ４０、固定輪となる外輪２２に磁気センサ８０を備える。この例では、磁石ホルダ３０先端の装着部３１が内輪２１寄りの位置に設けられており、磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、磁気エンコーダ４０に対して磁気センサ８０が深溝玉軸受２０の外径側に配置されるとともに、磁気センサ８０の感磁面が磁気エンコーダ４０にラジアル方向で対向するように配置されている（以下、「外径側ラジアル対向配置」ともいう）。磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、相互の間に空間ギャップがある。このような配置であっても、上記第一実施形態同様に、磁気センサ８０は、１つのＩＣにより、磁気エンコーダ４０の横磁場（周方向磁場）と縦磁場（径方向磁場）とを検知して、２相パルス出力（図２）、もしくは、１相のパルス出力と回転方向（図３）を出力することができる。
【００２５】
［第二変形例］
図５に示すように、第二変形例の回転センサ付軸受装置１０は、深溝玉軸受２０の回転輪となる内輪２１に磁気エンコーダ４０、固定輪となる外輪２２に磁気センサ８０を備える。磁石ホルダ３０先端の装着部３１が径方向に沿って設けられている。円環状の磁気エンコーダ４０は、装着部３１の外側の面に装着されることで、深溝玉軸受２０の径方向に沿って配置されている。
磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、磁気エンコーダ４０に対して磁気センサ８０が深溝玉軸受２０の軸方向の側方に配置されるとともに、磁気センサ８０の感磁面が磁気エンコーダ４０にアキシアル方向で外側から対向配置されている（以下、「アキシアル対向配置」ともいう）。磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とは、相互の間に空間ギャップがある。
【００２６】
このような配置であっても、上記第一実施形態同様に、磁気センサ８０は、１つのＩＣにより、磁気エンコーダ４０の横磁場と縦磁場とを検知して、２相パルス出力（図２）、もしくは、１相のパルス出力と回転方向（図３）を出力することができる。
また、上述した実施形態および各変形例の構成相互を適宜に組み合わせて更に他の態様の回転センサ付軸受装置１０とすることができる。例えば第三変形例として、回転センサ付軸受装置１０の磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とを内径側ラジアル対向配置とし、磁気センサは、図２に示した２相パルス出力仕様のものを実装することができる。
また、例えば第四変形例として、回転センサ付軸受装置１０の磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とを外径側ラジアル対向配置とし、磁気センサは、図３に示した２倍のパルス信号と回転方向信号を出力する仕様のものを実装することができる。
【００２７】
また、例えば第五変形例として、回転センサ付軸受装置１０の磁気エンコーダ４０と磁気センサ８０とをアキシアル対向配置とし、磁気センサは、図２に示した２相パルス出力仕様のものを実装することができる。
また、他の態様として、軸受が保持器を有する場合、例えば多極磁石を保持器に装着することも可能である。多極磁石を保持器に装着すれば、回転輪の回転に対して多極磁石の回転が減速されるため、多回転の角度を検出することができる。
さらに、他の態様として、多極磁石および磁気センサを、軸受の軸方向の両側に装着することも可能である。この場合において、例えば、両側に設けた二つの多極磁石の極数を相互に変えることにより、一回転の絶対角度を検出することができる。
【００２８】
［電動パワーステアリング装置およびこれを備える車両］
以下、上述した実施形態の回転センサ付軸受装置１０を備える電動パワーステアリング装置を装備した車両の一実施形態である自動車について説明する。なお、車両は自動車に限定されず、例えばフォークリフトに適用してもよい。
図６に示すように、車両である自動車３は、前輪４ＦＲ及び４ＦＬと、後輪４ＲＲ及び４ＲＬとを備えている。左右の転舵輪となる前輪４ＦＲ及び４ＦＬは、電動パワーステアリング装置５によって転舵される。電動パワーステアリング装置５は、トルクセンサ６と、操舵アシスト用の電動モータ７とを備える。
【００２９】
電動パワーステアリング装置５は、ステアリング機構として、ステアリングホイール２１１と、ステアリングシャフト２１２と、トルクセンサ６と、第１のユニバーサルジョイント２１４と、ロアシャフト２１５と、第２のユニバーサルジョイント２１６とを備える。
電動パワーステアリング装置５は、更に、ステアリング機構として、ピニオンシャフト２１７と、ステアリングギヤ２１８と、タイロッド２１９と、ナックルアーム２２０とを備える。
ステアリングホイール２１１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２１２に伝達される。ステアリングシャフト２１２は、入力軸２１２ａと出力軸２１２ｂとを有する。入力軸２１２ａの一端はステアリングホイール２１１に連結され、他端はトルクセンサ６を介して出力軸２１２ｂの一端に連結されている。
【００３０】
出力軸２１２ｂに伝達された操舵力は、第１のユニバーサルジョイント２１４を介してロアシャフト２１５に伝達され、さらに、第２のユニバーサルジョイント２１６を介してピニオンシャフト２１７に伝達される。ピニオンシャフト２１７に伝達された操舵力は、ステアリングギヤ２１８を介してタイロッド２１９に伝達される。さらに、タイロッド２１９に伝達された操舵力は、ナックルアーム２２０に伝達され、前輪４ＦＲおよび４ＦＬを転舵させる。
ステアリングギヤ２１８は、ピニオンシャフト２１７に連結されたピニオン２１８ａとこのピニオン２１８ａに噛合するラック２１８ｂ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。ステアリングギヤ２１８は、ピニオン２１８ａに伝達された回転運動をラック２１８ｂで車幅方向の直進運動に変換する。
【００３１】
また、ステアリングシャフト２１２の出力軸２１２ｂには、操舵補助力を出力軸２１２ｂに伝達する操舵補助機構２２１が連結されている。操舵補助機構２２１は、出力軸２１２ｂ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２２２と、減速ギヤ２２２に連結された操舵補助力を発生する電動モータ７と、電動モータ７を覆うハウジングの外周部に固定支持されたＥＰＳ制御ユニット２２４とを備えている。
トルクセンサ６は、ステアリングホイール２１１に付与されて入力軸２１２ａに伝達された操舵トルクを検出する。トルクセンサ６は、図７に示すように、第１の回転センサ付軸受装置１０Ａと、第２の回転センサ付軸受装置１０Ｂと、トーションバー２２９と、トルク演算回路１６０とを備える。なお、このトルクセンサ６は、回転センサ付軸受装置１０を２つ備えているため、これらを区別するために符号の末尾にＡ及びＢを付する。以下、他の符号についても末尾にＡ及びＢを付して区別する。
【００３２】
図７に示すように、トーションバー２２９は、一端が入力軸２１２ａに取り付けられ、他端が出力軸２１２ｂに取り付けられている。入力軸２１２ａを支持する軸受の外周部には、回転軸Ｚｒ方向に平面視して径方向外側に突出する円環状の磁気エンコーダ４０Ａが設けられている。出力軸２１２ｂを支持する軸受の外周部には、回転軸Ｚｒ方向に平面視して径方向外側に突出する円環状の磁気エンコーダ４０Ｂが設けられている。これにより、入力軸２１２ａが回動することに伴って磁気エンコーダ４０Ａが回動し、また、出力軸２１２ｂが回動することに伴って磁気エンコーダ４０Ｂが回動する。
【００３３】
また、磁気エンコーダ４０Ａの上側には１つの磁気センサ８０Ａが設けられている。一方、磁気エンコーダ４０Ｂの下側には１つの磁気センサ８０Ｂが設けられている。これにより、トルクセンサ６は、入力軸２１２ａの回転変位を磁気センサ８０Ａで検出し、出力軸２１２ｂの回転変位を磁気センサ８０Ｂで検出する。
そして、トルク演算回路１６０は、上下の磁気センサ８０Ａ、８０Ｂでそれぞれ検出した２相のパルス信号の変化から、入力軸２１２ａの回転変位に応じた機械角θｍｄＡと、出力軸２１２ｂの回転変位に応じた機械角θｍｄＢとが演算されるとともに、機械角θｍｄＡと機械角θｍｄＢとの差分値（トーションバー２２９の捩れ）に基づき、操舵トルクＴｓが演算される。演算された操舵トルクＴｓは、上記ＥＰＳ制御ユニット２２４に出力される。
【００３４】
電動モータ７は、図８に示すように、回転センサ付軸受装置１０Ｃと、電動モータ本体３００とを有する。電動モータ本体３００は、３相ブラシレス電動モータであり、以下図示しない、ステータの外側にロータが同軸に配設され、ロータは電動モータの回転軸に固定されている。ステータは、励磁用コイルが巻回された複数の極歯を周方向に等間隔に有し、ロータは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る。
電動モータ７は、ステータのコイルにＥＰＳ制御ユニット２２４を介して３相交流電流を流すことで、ステータが所定に励磁されてロータが回転し、この回転に伴って電動モータ７の回転軸が回転する。本実施形態では、回転センサ付軸受装置１０Ｃの磁気エンコーダ４０Ｃは、ロータを支持する軸受に装着されており、ロータの回転に伴って磁気エンコーダ４０Ｃが回転する。
【００３５】
これにより、回転センサ付軸受装置１０Ｃは、ロータの回転に伴って磁気エンコーダ４０Ｃが回転し、この回転に応じて、磁気センサ８０Ｃから電気角９０°の位相差をもつ２相のパルス信号が出力される。更に、回転情報算出器７０Ｃで、電気角θｅｄが、電動モータ本体３００の回転角度位置に対応する機械角θｍｄに変換され、この機械角θｍｄがＥＰＳ制御ユニット２２４に出力される。
ＥＰＳ制御ユニット２２４は、図示しないが、電流指令演算回路と、電動モータ駆動回路とを備え、図７に示す車速センサ２３０で検出された車速Ｖと、バッテリ２３１からの直流電流とが入力される。電流指令演算回路は、車速センサ２３０からの車速Ｖと、トルクセンサ６からの操舵トルクＴｓと、電動モータ７の回転情報算出器７０Ｃからの機械角θｍｄとに基づき、電動モータ本体３００を駆動するための電流指令値を演算する。電動モータ駆動回路は、例えば３相インバータ回路から構成され、電流指令値演算回路からの電流指令値に基づき電動モータ本体３００を駆動する。
【００３６】
以上説明したように、この自動車３によれば、上述した実施形態の回転センサ付軸受装置１０を複数備える電動パワーステアリング装置５を装備しており、この回転センサ付軸受装置１０を電動パワーステアリング装置５のトルクセンサ６およびアシスト電動モータである電動モータ７の角度検出に適用しているので、回転センサ付軸受装置１０の上述した効果により、実装位置の自由度の向上によりコストを削減でき、また、消費電力を削減することができる。
【符号の説明】
【００３７】
３    自動車（車両）
５    電動パワーステアリング装置
６    トルクセンサ
７    電動モータ
１０    回転センサ付軸受装置
２０    深溝玉軸受（軸受）
３０    磁石ホルダ
４０    磁気エンコーダ（多極磁石）
５０    センサカバー
６０    磁気センサユニット
７０    回路基板
８０    磁気センサ
【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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