JP5090162B2 - ステアリングコラムのねじりを検出するために使用される位置センサ - Google Patents

Description

本発明は、位置センサの分野に関し、特に、ステアリングコラムのねじりを測定するために使用される位置センサに関するが、本用途は限定的なものではない。

当該技術分野においては、半径方向ティースを形成する強磁性片からなるステータ部を有する当該技術分野のセンサについて記載している特許文献１が知られている。半径方向ティースは２段で、半径方向に互い違い方向へ磁化される多極電磁石の反対側に載置される。

更なる強磁性片はステータ部の反対側に載置されると共に、ホールブローブが配置される間隙を有する。
従来技術のこの解決策は、ステータ部及びホールプローブを含む部分の間における磁気信号の損失をもたらすことから、満足のいくものではない。また、磁石によって生じさせられた磁界は、センサの構造に起因する損失を生じさせる。

特許文献２に記載されたセンサも、当該技術分野において知られており、特許文献２は、環状形状の２個の支持アセンブリからなるステータ部の軸方向配向ティースと協働する複数の磁石を有する部分からなる別の位置センサについて記載している。

この構造は、先細端を有するステータティースの形状に起因して、出力信号の非直線性問題をもたらす。
最後に、特許文献３が当該技術分野において知られている。

この解決策は、最適化された構造のおかげで、先のものよりも満足のいくものであり、確実な測定を行うために、適当な信号対ノイズ比を生じさせる。
それでもなお、センサの良好な作動を保証するために、即ちその構成部分の幾何変化或いは寸法変化にそれ程反応しないように、磁気回路に使用される間隙が増加させられなければならない。

この間隙は大量生産に固有のばらつきを受け入れることを可能にする一方で、出力信号対測定角度比によって定義されるセンサ感度が大きく減少すると共に、短いストローク（プラスマイナス６度未満）での確実な測定が不可能になる。

従って、この第４の解決策は、ストロークが一般的にプラスマイナス３度からプラスマイナス８度の間であるとすると、特許文献３の内容に記載されるもの以外について寸法に注意を払わないと、トーション軸のトルク測定に関する全ての要求を満たすのに充分な信号を供給しない。

最後に、前記特許文献に記載されるようなセンサ構造の記載を維持するためには、ステータティースの誘導レベルが高いので、材料の磁気飽和を阻止するために、大きなティースの厚み、即ち１．５から２ミリメートルの厚みを使うことが必要である。

しかし、ステータ部を形成するために使用される板シートの厚みは、センサの構成において重要なパラメータであるようだ。実際のところ、板シートの厚みは、ステータティースのフランクの間に生じる漏れを決める。

従って、我々の経験的な作業の結果によれば、この厚みの減少はこれらの漏れも減少させて、センサ感度の上昇をもたらすことが分かっている。
上記に説明したように、この感度はストロークの短いセンサには欠如しており、それ故、充分な感度を保証してセンサを短いストロークで作動させるために、このティースの厚みを減少させることは非常に重要である。

従って当然のことながら、既存の解決策は、一方では短いストロークを不利にする感度の欠乏によって、また他方では高誘導レベルに起因するティースの厚みの減少不可能性によって制限される。

ティースの厚み基準の技術的観点に加えて、センサを中実のティースで形成すると、センサの製造コストの大きな増加を引き起こすことに注意することも重要である。
実際のところ、これら磁気部分の製造のために必要な品質を有する材料は、相対的に高価である。材料コストは、この部品の全製造コストの４０から６０パーセントの割合を占める。

従って、使用される材料の量を減らすことは、コストを低減させる試みの根本である。
この角度センサは主に自動車分野向けであると共に、この分野では製造コストが非常に重要であることを考慮すると、磁気部品基準のこの厚みは、ステアリングコラムにおけるトルク測定の対象市場との不適合をもたらす。
米国特許第４９８４４７４号明細書 仏国特許第２８２４９１０号明細書 国際特許公開公報第０２／０７１０１９号パンフレット

従って、本発明の目的は、センサの低感度、及び中実であることから高価な部品の使用という既存の構造において確認される２つの主な問題を改善することである。

この目的を達成するために、新しいセンサは３個の別個の磁気構造体からなる。第１構造体は、支持アセンブリに固定される複数の磁石を含むロータ構造体である。第２構造体は、複数のうろこ状に重ねられた軸方向ティースを備えた２個のリングを含む磁気ステータ構造体である。そして第３構造体は、感磁要素が載置される測定間隙を形成するために距離を詰める曲げ分岐部によって伸長させられた円板の２部分からなる固定コレクタ構造体である。

最初の２つの構造体の相対回転は、第３コレクタ構造体の高さにおいて形成された間隙において、磁束変動を生じさせる。
ステータ構造体は、ステータティースの幾何形状の精確な寸法決めによって特徴付けられる。

この寸法決めによれば、磁気部分の厚み減少のおかげで、幾何的及び寸法的な欠陥に対して、信号レベル、直線性、感度の点においてより良好な性能が得られる。
本発明に包含される様々な幾何基準については、以下の段落において述べられる。

特許文献３において定義されるような磁気構成の３Ｄシミュレーション分析は、一方のステータのティース端部及び他方のステータのリングの間における重大な漏れ磁束を明らかにしている。

従って、ステータティースの長さは、この種の磁気構造体において磁束を調整するために、非常に重要なパラメータであるようだ。
従って、ティースのうろこ状重なり長さは制限されなければならず、さもなくば漏れ磁束がティースの端部に現れると共に、高レベルの誘導を含むので、大きなティース厚さを維持する必要があり、これではティースフランクの間に漏れを引き起こす。

注目すべきであるが、ステータティースの幅もまた、良好なセンサ直進性を保証するために重要である。この幅は、センサの目標ストロークよりも大きい角度によって画定される。

更に、ティースの撓みに近づいた時には、この高さにおいて磁束は最大であることから、磁束の通路のために利用可能な断面を増加させるために、これらのティースを台形形状にすると有利である。

ティースの作動面、即ち磁石と対向する面は、収集された磁束の量、従ってセンサ感度を決定することが付け加えられるべきである。
それ故この面は、可能な限り大きくなるように選択される一方で、他のパラメータと適合しなければならない。

その結果、ステータ構造体の最適化は、漏れを制限するために対向するステータティースのフランク上において互いに対向する面を最小にすると共に、磁石と対向するティース部分を最大にする必要があることを、我々は証明している。

従って、ステータの寸法決めを支配する寸法決めのルールは、上記面の比率として表されると共に、
ティース高さ 平均ティース幅／ティースうろこ状重なり高さ ティース厚み＞５
により定義される。ここで、平均ティース幅は、ティースの端部及び基部において形成される円弧の長さの平均値として定義される。

仏国特許第２８２４９１０号の図２ａ及び図２ｃを参照すると、上記幾何基準の数値を求めることが可能であると共に、得られた値は２から３の間である。同じことが米国特許第４９８４４７４号にも当てはまる。この値は１から２の間である。

他の周知の特許では、センサの構造が根本的に異なると共に、この基準を数値で表すことは不可能である。
このステータ幾何形状の寸法決めに加えて、磁石の長さもセンサの全体高さに関して最適化されなければならない。

実際のところ、磁石容量と比較されたセンサ感度は、磁石長さがティース長さと実質的に対応する時に最適であり、これは上記のルールによって定義される。
これらのルールが適用された時には、ティース間における漏れ磁束は制限されると共に、ティースでの誘導レベルが比例して低減する。その結果、ティースの厚みを減少させることが可能となり、より良好なセンサ感度がもたらされる。

目安として、上記幾何的記載は、従来技術において述べられたようなベース構成において要求される厚みに関して、２又はそれ以上の係数によってティースの厚みを分けることを可能にする。

ステータの幾何形状に関する前記基準を除いて、センサコレクタ構造体の構成においてなされる選択はまた、センサ感度を改善すると共にコスト削減を助ける。
従って、本発明に係るセンサは、薄い円板の角形成部分のようなコレクタを使用することにより、磁束の軸方向における収集を可能にすると共に、ステータを備えた磁束変換面及び測定間隙を画定する分岐部の他端間において、非常に明白な曲げを呈する。

この構成によれば、薄いコレクタを製造することが可能になり、間隙の磁束案内分岐部端縁に生じる漏れを制限して、センサ感度を増加させるという効果が得られる。
その結果、測定間隙のステータ間軸方向距離に対する比率として、第２幾何基準を定義する。

本特許に記載されるような新しいコレクタ構造体（３０）は、２個のステータリングを隔てる距離と比較して小さい測定間隙を有すると共に、以下の方程式によって特徴付けられる。

ステータ間距離／間隙高さ≧４
注目すべきであるが、従来技術のいかなる特許も、この寸法的な特徴を有する軸方向コレクタ構造体について記載していない。

更に、薄いコレクタを用いる可能性は、我々の場合では、両方のステータ及び両方のコレクタを、１個の同じ材料の細片から製造することを可能にする。
この特定の特徴はまた、細片における切り抜き部分の慎重な配置の結果、材料の浪費を制限することにより、磁気部品の製造コスト削減を可能にする。

従来技術の様々な記載によれば、これら収集部品は、ステータに対して様々な形状及び位置を有する。これら収集部品は既存の特許に応じて、ステータの内部に、或いは単にその付近に配置される。

コレクタに与えられる一般的な形状を越えて、本明細書において、ステータに対する角形成収集部の位置に関し、センサ感度を著しく増加させる新しい解決策を提供する。
解決策はコレクタをステータの外側に配置することからなり、その結果コレクタは互いに可能な限り遠くなる一方で、ステータの円板とは対向している。

実際のところ、測定間隙を通過することなく、２個のコレクタの間を循環する漏れ磁束を考慮すると、この種の収集はセンサ感度を向上させると共に、本特許において請求される最適なセンサの定義付けに加わる。

更に、トルクセンサの信頼性のために、１個のプローブの故障の場合における測定冗長性を可能にするために、２個の感磁要素を設けると有利である。
この目的を達成するために、磁束コレクタは２個の別個の分岐部を有して、２個の測定間隙を平行に形成し、２個の別々の感磁要素が載置される。

より進歩した電子構成要素が今日存在し、この電子構成要素は単一の集積回路に２個の感磁要素を含むことを知っているので、各々が単一の分岐部を有するコレクタを使用して、測定冗長系をうまく活かす一方で測定間隙面積を制限すると有利である。

実際のところ、２個のコレクタにおける対向面積の削減は信号レベルを、従ってセンサ感度を上昇させる。
コレクタ構造体に戻り、角形成コレクタ部は固定される一方で、ステータは回転に関して移動可能であり、その結果丸形底部を有しており、両方の構造体の間に半径方向オフセットがもたらされることに注目することが重要である。

この偏心欠陥に対するセンサ感度を保証するために、角形成収集部は、両方のステータ及びコレクタ構造体の間の半径方向オフセットに拘わらず、一定の軸方向磁束を収集できるように構成されなければならない。

これは、パーミアンス、即ち磁束がこのステータコレクタ間隙を通過する時の容易さを表す物理的な量が、両方の構造体の相対半径方向位置とは無関係である限り可能である。
２個の強磁性部分間の間隙と相対的なパーミアンスは、以下の関係によって定義される。

Λ＝μｘＳ／λ
ここで、μは間隙を形成する材料に特有の定数であり、磁気誘電率と呼ばれる。Ｓは２個の部分が互いに対向する面の面積。 は互いに対向して間隙を形成する両面間距離。

間隙距離はステータ及びコレクタ構造体間の半径方向オフセットによって影響されないことを知っているので、固定されたパーミアンスを維持するために、一定の対向面を保証すれば十分である。

本文において我々は、センサをステータ（２０）及びコレクタ（３０）構造体間における半径方向オフセットに対して無感応性とするために、一方の部分の他方の部分上への重なりを得ることを可能にする、ステータリング（２３，２４）及び角形成収集部（３３，３４）に与えられる特別な形状について特許権を主張する。

以下の段落において更に詳細に説明されるように、角形成部は、ステータリングの幅よりも小さい半径方向円板幅を備えるように寸法が決められ、逆に言えば、ステータがうまく画定された収集リングを有する時には、角形成部はこれらステータリングを部分的に覆うように構成される。

最適な角度センサの様々な特定の特徴は、以下の図面の説明からより明確にされる。

図１及び図２は、センサの第３磁気構造体を示す図である。固定コレクタ構造体（３０）は、ステータリング（２３，２４）で磁束を収集すると共に、その磁束を測定間隙（４０）に集中させる。

本構造体は２片（３１，３２）からなり、各片は角形成円板部（３３，３４）によって形成される。角形成円板部（３３，３４）は、センサの軸方向において、ステータ及びコレクタ間で磁束変換を生じさせるように構成される。

コレクタ（３１，３２）は、半径方向幅がステータリング（２３，２４）の半径方向幅よりも小さい角形成部（３３，３４）を有すると共に、ステータ構造体（２０）及びコレクタ構造体（３０）の間における偏心欠陥を許容することができる。

コレクタ片（３１，３２）は、円板部（３３，３４）及び測定間隙（４０）を構成する面（３７，３８）の間に大きなオフセットを有する。
この特定の特徴は、互いに離れているコレクタ部（３３，３４）間における磁束の漏れを制限することを可能にすると共に、磁束をできるだけ多く集中させ且つセンサ感度を向上させるために、幅（ｘ）が減少させられている間隙（４０）を維持することを可能にする。

最後に、磁気収集構造体は、角形成収集部（３３，３４）が軸方向磁束移動を作用させ
ることができるように構成され、２個の構造体（２０）及び（３０）の相対半径方向位置には依存せずにパーミアンスを得るために、角形成収集部（３３，３４）が完全にステータリング（２３，２４）内にあり、また角収集部（３３，３４）は大きな曲げを有して、角形成部（３３，３４）及び測定間隙（４０）を形成する面（３７，３８）の間に大きなオフセットを生じさせる点について、従来技術と異なる。

図３は、磁石（１１）並びにうろこ状に重なる軸方向ティース（２５，２６）を含む２個のステータ（２１，２２）を示す平坦切り開き図に対応する図である。
この図は、ティースが第２ステータの所まで延出せず、またティースの幅（Ｌｔ）がティースの長さ（Ｈｔ）に近いことを示している。

この特定の幾何構成によれば、ティースの厚み並びにコレクタの厚みを減少させることができ、高性能低コストセンサを得ることができる。
図４は、図３と組み合わせて、ティース（ｅ）の厚み、及び以下の段落において述べられるティース横方向面積（２８）を示すためのステータティース（２５）の斜視図を示す。

これら２つの図３及び図４に表されるような構成では、磁石（１１）と対向する有用なティース面積（２７）対ティース間横方向漏れ面積（２８）の比率は大きく、且つ上記に表される関係を実証する、即ち５よりも大きい比率であるようだ。

注目すべきであるが、磁石（１１）の高さＨｍはティース（２５，２６）の高さＨｔとおおよそ等しく、それ故（ｄ）で示されるステータ間距離よりもずっと小さい。
この図は、ステータの寸法を決める際に、様々な幾何パラメータが考慮されるべきことを明らかにしている。

ここで、
Ｈｔ：端部からリング内面までのステータティース高さ
Ｈｉ：互いに入り込むステータの高さ、即ちティースうろこ状重なり高さ
Ｈｍ：磁石の軸に沿った高さ
Ｌｔ：ティース端部及び基部において形成される円弧の長さの平均値として計算される平均ティース幅
ｅ：ステータの半径方向におけるティースの厚み。

これらのパラメータは、ティースの作動面及び漏れ面の間の比率を定義するために使用され、即ち比率は提案されるセンサの特徴的な関係を定義するために使用される。
図５，図６及び図７は夫々、本発明に係るセンサの第１実施形態を示す上面図、側面図及び斜視図であり、ステータ部（２０）は上述した幾何条件を満たすと共に、コレクタ構造体（３０）は軸方向においてステータリング（２３，２４）と対向する角形成部（３３，３４）を示す。

ロータ構造体（１０）は、円柱支持アセンブリ（１２）に据え付けられる６対の極を備えた磁石（１１）を含み、円柱支持アセンブリ（１２）は、６個の真直なティース（２５，２６）を各々含む２個のステータ（２１，２２）上で作用する。

ステータ（２１，２２）のうろこ状に重なるティースの高さは、ティース（２５，２６）の長さと比べて小さく、またその幅は厚みと比べて大きい。それ故、ステータの寸法決めと相対的な幾何基準は満たされる。

本図はまた、ステータリング（３３，３４）内における２個の角形成円板部（３３，３
４）に基づくと共に、２個の測定間隙（４１，４２）内に磁束を戻す２個の折り分岐部（３５，３６）によって延出される第１磁束収集部を示しており、測定間隙（４１，４２）では、測定の冗長性からの恩恵を受けるために、２個のホールプローブ（５１，５２）が載置され、印刷基板（６０）にはんだ付けされる。

図８及び図９は、提案される解決策の第２実施形態を示しており、８個のティースを備えた構造体が示されており、この構造体は短いストローク（プラスマイナス４度）での測定により適している。

ティース（２５，２６）は、ティース根元における断面を増加させるために、台形形状を有する。この台形形状は特に、我々の最適な構成の場合に有利である。
実際のところ、ティースの厚みが任意に大幅に減少させられているので、このように幅を広げることにより、磁束の通路のための充分な断面を維持することが可能となり、ティース根元における飽和が阻止される。

更に、ティースを短くすることにより、対向するティースの横方向フランク（２８，２９）間における寄生的な漏れを生じさせることなく、ティース基部においてこのように幅を広げることができる。

また、多極電磁石（１１）はティース（２５，２６）の高さに近い高さを有するように寸法が決められるので、センサ感度及び磁石容量の間により良い歩み寄りがもたらされる。

先の図のように、磁束コレクタ片（３１，３２）はステータリング（２３，２４）の内部に配置されると共に、共に接近して測定間隙（４０）を形成する折り分岐部（３５，３６）によって延出させられた円形断面（３３，３４）の形状を有する。

この構成は、コレクタ（３１，３２）が各々１個の分岐部（３５，３６）のみを有しており、測定の冗長性を維持するために２個の感磁要素を一体化する単一の電子構成要素（５０）を受け入れるように構成された単一の測定間隙（４０）へ磁束を導く点において、先の構成と異なる。

しかし注目すべきであるが、この場合、測定間隙（４０）は構成要素並びに支持回路を収容しなければならないので、この間隙の高さｘは増加されなければならない。この間隙の増加は、センサ感度の減少という欠点を有するが、他方では、電子構成部品のコストを削減させる。

図１０及び図１１は、磁束収集片（３１，３２）の角形成部（３３，３４）がステータ（２１，２２）の外側に配置された構成モードを示す。
この外側配置は、２個の円板部（３３）及び（３４）の間に現れる漏れを制限することにより、センサ感度を向上させて、更に磁束を測定間隙（４０）に集中させる。

図１０の角度は、収集部（３３，３４）の内縁の角度幅に対応する。この角度は好適には、複数の磁石角度極ピッチとして選択される。
図１０及び図１１の解決策の場合では、収集は限定された角形成部で行われ、一方図１２及び図１３は、磁束収集部（３３，３４）が完全な円板からなる変形解決策を示す。

この解決策は先ず、収集された磁束量のゲインを提供し、これはセンサ感度ゲインとなり、またセンサ誤差と相対的なステータ（２３，２４）の軸方向へのたわみ欠陥に対して有利であるので、あまり厳しくない幾何誤差を伴い、従って低コストで製造される。

図１４、図１５及び図１６は夫々、センサの好適な実施形態を示す斜視図、断面斜視図及び上面図である。
この特定の実施形態を用いて、ステアリングコラムを装備しているトーションシャフトのプラスマイナス８度のストローク測定を行うように寸法が決められたセンサの形状及び寸法を詳細に説明する。

センサは同じく３個の構造体、即ちコレクタ（３０）、ステータ（２０）及びロータ（１０）からなり、ロータは、７ミリメートルの高さを有し、３４．８ミリメートルの内径及び３７．８ミリメートルの外径を備えたリングを形成するために半径方向に磁化させられた６対の極（１１）を伴う磁石からなり、同じ高さを有するとともに３１ミリメートルの内径を備えた円柱支持アセンブリに据え付けられる。

ステータ構造体（２０）は、互いに対向するように据え付けられると共に、磁石の極ピッチに対応する角度、即ち３０度だけ移動させられた２個のステータ（２１，２２）を含む。

これらのステータは各々、３９．２ミリメートルの内径及び４９ミリメートルの外径を備え、７ミリメートルの高さの円柱の一部として形成され且つ第１ロータ構造体（１０）をなす磁石の外面と協働するように軸方向に配向される６個のティース（２５，２６）によって内部へ延在させられた円形リング（２３，２４）からなる。

ティースはセンサ軸から見た時に、端部における２３度から脚部における２６度まで増加する角度幅を示しており、ティース根元において磁束通路断面を増加させており、この場合使用される板シートの厚みは０．６ミリメートルである。

また注目すべきであるが、ティースの内円弧の角度幅は、ステータ軸から見た時には、ストロークの１６度に比べて２３度であり、このティースの幾何形状は、大きな幅しかし小さな長さ及び厚みが従来技術と異なる。

両方のステータ（２１，２２）は、両方のリング（２３，２４）の間のステータ間距離が９．７５ミリメートルであるように、４．２５ミリメートルの距離だけうろこ状に重ねて配置される。

本実施形態において、ステータリングは、センサの軸方向へ押出されることにより得られる別形状が、先の記載と異なる。
その結果リングは、Ｕ字形断面を呈すると共に、磁石と反対方向へ０．８ミリメートル移動させられた平坦な円環部から効果を得る。

その結果これら平坦円環体（ａ，ｂ）は、磁束を磁石（１１）から、コレクタ構造体（３０）を構成すると共に０．７ミリメートルの間隙を介して対向する角形成部分（３３，３４）へ送ることができる。

ステータリングのＵ字形押出し部は２つの顕著な効果を有する。
第１に、ステータリングのＵ字形押出し部は、ティースの逸脱に対して移動させられる面（ａ，ｂ）を示しており、これらの面は、ティースが通り過ぎた時に異常無く、コレクタ（３１，３２）と共に端縁周りにおいて、正常な磁束変換を可能にする。

第２に、ステータリングのＵ字形押出し部はリング、特に面（ａ，ｂ）を強化し、それ故収集システムの精度を向上させる。
更に、角形成部分（３３，３４）は、コレクタリング（２３，２４）の円環部（ａ，ｂ）が重なるように寸法が決められており、またこの重なりは、上述のように、ステータ部（２０）の逃げに対するセンサの感度を保証する。

当然のことながら、この逃げに対する感度は、２個の構造体の半径方向オフセットの一定の限界点の下側にも当てはまる。
この限界点は、角形成部分（３３，３４）の４３ミリメートルの内径及び５０ミリメートルの外径と比較された円環部（ａ，ｂ）の４４ミリメートルの内径及び４９ミリメートルの外径の差によって画定される。

それ故この寸法決めは、限界点が半径に関して０．５ミリメートル未満のままである限り、コレクタ構造体（３０）に対するステータ構造体（２０）の半径方向オフセット感度をもたらす。

角形成部分（３３，３４）はまた、１ミリメートルの高さ全体に、磁石と反対方向に軸方向に形成された押出し部を有し、押出し部は、磁気焼きなまし処理が施されているので、柔らかい材料の６ミリメートルの厚さの板からなるコレクタ（３１，３２）を強化する。

４５ミリメートル幅の２個の分岐部（３５，３６）は角形成部分（３３，３４）を延長させると共に、１．７５ミリメートルの高さを備え、ステータ（２１，２２）の半径方向外側に配置され、且つ感磁要素（５０）が載置され印刷回路（６０）によって保持された測定間隙（４０）の磁束を閉鎖するために使用される。

この特定の場合では、センサ感度を向上させるために収集はステータリングの外側で行われ、内部収集の場合よりも高いセンサを必要とするが、センサ感度の約２０パーセントのゲインを提供する。

ステータリング（３３，３４）に施される押出し部及び外部収集について考慮すると、このセンサの全体高さは１７ミリメートルであり、この寸法は収集角形成部分（３３，３４）に施される折り目の外面上で測定される。

各収集角形成部分（３３，３４）は、案内分岐部（３５，３６）のいずれか側に位置決めされる２個の半径方向ブレード（７１ａ，７１ｂ）及び（７２ａ，７２ｂ）に嵌合され、磁気作用は有さないが、収集片のその支持体への機械的固定のために使用される。

同じように、４個の曲げブレード（８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄ）及び（８２ａ，８２ｂ，８２ｃ，８２ｄ）がステータの各リングの縁周りに分散させられると共に、ステータを機械的にステータ部（２０）の支持体として作用するスペーサ片に固定するために、内部へ向けて下方へ折り曲げられる。

コレクタ構造体（３０）に戻ると、注目すべきであるが、角形成部分は８対の極を備えたロータ（１０）の極ピッチに対応して、１３５度即ち２２．５度の６倍に亘り延在する。

実際のところ、これら部分の角度は、磁石の複数の極角度幅として選択されており、その結果、１個の磁極が収集角形成部分（３３，３４）の付近に接近した時には、別の磁極が離れるように移動する。

それ故、ロータ構造体（１０）の回転はコレクタ部（３０）からは見えない。
この特異性は、ロータ（１０）及びステータ（２０）構造体が同じ角度だけ回転した時に、即ちステアリングコラムがいかなるトルク変動も有することなく回転した時に、センサの信号波状欠陥を低減させる。

図１７及び図１８はセンサの最高の実施形態を示しており、ステータティース（２５，２６）は、両方のステータ（２１，２２）のうろこ状の重なりがないように、可能な限り短くされている。

この場合、ティースの横面（２８，２９）を通る漏れは非常に小さく、ティースの誘導レベルを低下させると共に信号の直進性を向上させる。それにも拘わらず、磁石（２７）と対向するステータティースの面は小さいので、この種の解決策は限定的なセンサ感度をもたらすことが明らかである。

それでもなお、磁石容量に対するセンサ信号レベルを最適化しようとせずに良好な直進性を保証することが優先されるならば、この解決策は一定の効果を有する。
図１９及び図２０はコレクタ部（３０）の構成変形物を示しており、磁束閉鎖部（３１，３２）の分岐部（３５，３６）は真直であり、折り目を有さずに軸方向に配向される。これらの構成によれば、電子構成要素（５０）の軸方向への位置決めにおいて大きな自由度が得られ、従って機械誤差及び軸方向への位置決めの誤差に対する感度が小さくなる。

図１９において、これらの分岐部（３５，３６）は軸方向に配向されると共に、ステータ構造体（２０）に対して互いに半径方向に重なり合う。その結果、感磁要素の検知軸がステータ構造体（２０）に対して平行な接線軸上にあるように、電子構成要素（５０）は挿入されなければならない。この構成によれば、電子構成要素（５０）の軸方向への位置決めにおいて大きな自由度が得られると共に、他の構成よりも小さい直径を有する切り抜き片でコレクタ部（３０）を製造することが可能になり、センサの総コストについて有利である。

新しいセンサコレクタの構造を示す斜視図。 新しいセンサコレクタの構造を示す斜視図。 請求されたステータ部の幾何基準を示す平面図。 請求されたステータ部の幾何基準を示す斜視図。 センサの第１実施形態を示す図。 センサの第１実施形態を示す図。 センサの第１実施形態を示す図。 提案される解決方法の第２実施形態を示す図。 提案される解決方法の第２実施形態を示す図。 ステータの外部での収集に基づくコレクタ構造の一実施形態を示す斜視図。 ステータの外部での収集に基づくコレクタ構造の一実施形態を示す斜視図。 図１０及び図１１に示す解決方法の変形物を示す図。 図１０及び図１１に示す解決方法の変形物を示す図。 磁束変換面レベルにおいてステータ及びコレクタに用いられる特定形状を示す斜視図。 磁束変換面レベルにおいてステータ及びコレクタに用いられる特定形状を示す断面斜視図。 磁束変換面レベルにおいてステータ及びコレクタに用いられる特定形状を示す上面図。 ステータティースが可能な限り短くされることにより、ティースのうろこ状の重なりが存在しない実施形態を示す図。 ステータティースが可能な限り短くされることにより、ティースのうろこ状の重なりが存在しない実施形態を示す図。 コレクタ部の実施形態を示す図。 コレクタ部の実施形態を示す図。

Claims (11)

1. ステアリングコラムのねじりを検出するために使用される位置センサであって、
   複数の半径方向配向磁石を含む第１磁気ロータ構造体（１０）と、
   ２個のステータリング（２３，２４）と、軸方向に配向されるように同ステータリング（２３，２４）から延び且つうろこ状に重ねられたティース（２５，２６）とを含む第２ステータ構造体（２０）と、
   少なくとも１個の感磁要素（５０）が配置される少なくとも１個の測定間隙（４０）を画定する２つの面（３７，３８）を有する２個の磁束閉鎖片（３１，３２）からなる第３固定コレクタ構造体（３０）と、からなり、
   前記磁束閉鎖片（３１，３２）はそれぞれ、前記ステータリング（２３，２４）との間で軸方向へ磁束を移動させるように構成された角形成部（３３，３４）を含み、同角形成部（３３，３４）は、前記ステータリング（２３，２４）の半径方向幅よりも小さい半径方向幅を備えるように寸法が決められるとともに、該ステータリング（２３，２４）と軸方向に対向するように周方向に延びる対向面を含み、
   前記磁束閉鎖片（３１，３２）はさらに、前記対向面から前記測定間隙（４０）を画定する前記面（３７，３８）にまで延出して同対向面と同測定間隙（４０）を画定する同面（３７，３８）との間にオフセットを許容する閉鎖分岐部（３５，３６）を備え、これにより、該磁束閉鎖片（３１，３２）及び該ステータリング（２３，２４）は、それらの間に、前記第２ステータ構造体（２０）及び前記第３固定コレクタ構造体（３０）の前記半径方向及び角度方向の相対位置とは独立して、磁気パーミアンスを画定することを特徴とする位置センサ。
2. 前記測定間隙（４０）は、
   ステータ間距離／測定間隙≧４
   という数学的関係によって定義され、
   ここで、該測定間隙は同測定間隙（４０）を画定する前記面（３７，３８）の間の最小距離によって画定されると共に、該ステータ間距離は前記ステータリング（２３，２４）の内面間距離によって画定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の位置センサ。
3. 前記ティース（２５，２６）は以下の幾何基準を満たし、
   Ｈｔ Ｌｔ／Ｈｉ ｅ≧５
   Ｈｔは前記ティースの先端から前記ステータリング（２３，２４）の内面までの前記ティースの軸方向高さ
   Ｌｔは該ティースの先端及び基部において形成された円弧の長さの平均値として計算される前記ティースの平均幅
   Ｈｉは前記ティースの前記うろこ状重なりの高さであり、互いに軸方向に入り込む前記ステータの高さ
   ｅは前記ティースを構成する金属シートの厚み
   であることを特徴とする請求項１又は２に記載の位置センサ。
4. 前記第３固定コレクタ構造体（３０）は、前記ステータリング（２３，２４）の外側に軸方向に配置された２個の前記角形成部（３３，３４）を含み、前記磁束を前記測定間隙（４０）まで案内することを可能にすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の位置センサ。
5. 前記ティース（２５，２６）は前記先端から前記基部まで増加する幅を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の位置センサ。
6. 前記第３固定コレクタ構造体（３０）は、前記位置センサの軸方向から見た時に、内縁の角度幅が磁石（１１）の複数の角度極ピッチと等しい前記角形成部（３３，３４）を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の位置センサ。
7. 前記磁束閉鎖片（３１，３２）は３６０度に亘り延出する前記角形成部（３３，３４）を含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の位置センサ。
8. 前記測定間隙（４０）は、２個の別個の感磁要素（５０）を含む単一の集積回路を受入れることが可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の位置センサ。
9. 前記磁石（１１）は前記ティース（２５，２６）の高さと等しい高さを有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の位置センサ。
10. 前記第３固定コレクタ構造体（３０）の前記２個の磁束閉鎖片（３１，３２）は、軸方向に延出する真直な前記閉鎖分岐部（３５，３６）を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の位置センサ。
11. 前記閉鎖分岐部（３５，３６）は互いに半径方向又は接線方向へ重なり、その重なり部分に少なくとも１個の感磁要素（５０）が配置されることを特徴とする請求項１０に記載の位置センサ。

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