JP5548074B2

JP5548074B2 - 回転角検出装置

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Publication number: JP5548074B2
Application number: JP2010204646A
Authority: JP
Inventors: 哲之古井; 修一竹内
Original assignee: Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: JP2012058202A

Description

この発明は、回転角検出装置に関する。

従来、回転体の回動に基づく磁場の変化を、磁気センサを通じて検出することで回転体の回転角を検出する回転角検出装置が公知である。例えば、特許文献１に記載の回転角検出装置においては、回転角を絶対値として検出可能である。具体的には、図７に示すように、回転体１０１は例えば鉄にて構成されるとともに、回転軸１０２からみて楕円形に形成されている。そして、回転体１０１の周辺には磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄが設けられている。磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄは、磁気センサ１０３ａ、１０３ｂと、磁気センサ１０３ｃ、１０３ｄとの計２組からなり、各組の磁気センサは回転軸１０２を中心として対向するとともに、各組の磁気センサを結ぶ線分が直交するように配置される。磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄは、磁場（磁束密度）に応じた電圧を出力するＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子と磁石とを備える。ＧＭＲ素子及び磁石は、回転体１０１との距離が小さくなる程、回転体１０１を通過して磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄに入る磁束が増大するように設けられている。よって、磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄは、鉄からなる回転体１０１の外周面との距離が小さくなるにつれて大きな電圧を出力する。ここで、回転体１０１は楕円形であるところ、回転体１０１の回転に伴い各磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄと回転体１０１の外周面との距離は周期的（正弦波状）に変化する。従って、各磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄから位相の異なる正弦波が出力される。これら正弦波に基づき回転体１０１の回転角を絶対値にて算出することが可能となる。例えば、磁気センサ１０３ａの出力が最大で、かつ磁気センサ１０３ｂの出力が最小のとき回転体１０１は図７に示される回転角である旨認識される。

特開２０１０−４４０４６号公報

上記特許文献１に記載の回転角検出装置においては、回転体１０１の製造及び軸合わせにおいて高い精度が要求される。回転体１０１の製造精度が低い場合には、磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄと回転体１０１の外周面との距離、ひいては磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄの出力電圧に誤差が生じ、結果的に算出される回転角に誤差が生じる。また、回転軸１０２がずれた場合にも磁気センサ１０３ａ〜１０３ｄと回転体１０１の外周面との距離に誤差が生じ、上記同様に算出される回転角に誤差が生じる。このように、正確な回転角を導出させるためには回転体１０１の製造及び軸合わせにおいて高い精度が要求されるため、回転角検出装置の製造には手間がかかっていた。

この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易に製造可能とされる回転角検出装置を提供することにある。

以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、回転体に設けられるとともに前記回転体の回転に伴い前記回転体の回転軸を中心に回転する被測定物と、前記回転体の外周に沿って複数設けられ、前記被測定物との間で授受される物理成分に基づき自身を基準とした同被測定物が位置する方向を検出するセンサと、前記複数のセンサのうち、前記被測定物に接近した２つの前記センサが検出した前記被測定物が位置する方向に基づき前記被測定物の回転角を算出する算出部と、を備えたことをその要旨としている。

同構成によれば、複数のセンサによって各センサを基準とした被測定物が位置する方向が検出され、被測定物に接近した２つのセンサが検出した被測定物が位置する方向に基づき被測定物の回転角が算出される。従って、回転体の形状が回転角の算出結果に影響を及ぼすことはない。よって、回転体の製造精度が低い場合であっても、被測定物の回転角を通じて正確に回転体の回転位置が認識される。

さらに、回転体の軸合わせの精度が低く、回転軸が回転体の中心からずれた場合であっても、被測定物はそのずれた回転軸を中心に真円を描いて回転する。よって、この場合であっても被測定物の回転角を算出することで回転体の回転位置を認識できる。

以上のように回転体の製造及びその軸合わせにおいて高い精度が要求されないため、回転角検出装置の製造が容易となる。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角検出装置において、前記被測定物は周囲に磁場を形成する磁石であって、前記センサは前記磁石が形成する磁場の方向に応じた電圧値を出力するＭＲセンサであることをその要旨としている。

同構成によれば、磁石及びＭＲセンサの簡易な構成にて回転角の算出が可能となる。特に、ＭＲセンサから磁石が形成する磁場の方向に応じた電圧値が出力されるため、磁場の方向の演算等の処理を行う必要がない。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の回転角検出装置において、前記被測定物は磁性体であって、前記センサにおける前記回転体と反対側に設けられる磁石を備え、前記センサは前記磁石から前記磁性体への磁場の方向に応じた電圧値を出力するＭＲセンサであることをその要旨としている。

同構成によれば、磁性体、磁石及びＭＲセンサの簡易な構成にて回転角の算出が可能となる。特に、ＭＲセンサにより磁石から磁性体への磁場の方向に応じた電圧値が出力されるため、磁場の方向の演算等の処理を行う必要がない。また、回転体には磁性体が設けられるところ、それが磁化されない限り回転体の回転が周囲に存在する金属等との間で働く磁力により阻害されることが抑制される。

本発明によれば、回転角検出装置において、容易に製造することができる。

第１の実施形態における回転角検出装置の断面図。図１のＡ―Ａ線断面図。第１の実施形態における第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の出力を示す波形図。第１の実施形態における磁場角度及び回転角を示す説明図。第１の実施形態における軸合わせ精度及び回転体の製造精度が低い場合における回転角検出装置の断面図。第２の実施形態における回転角検出装置の断面図。背景技術における回転角検出装置の断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる回転角検出装置を具体化した第１の実施形態について図１〜図５を参照して説明する。本例において、回転角検出装置は、車両のステアリングシャフトの回転角を検出する。

図１に示すように、回転角検出装置は、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３と、演算回路１４とを備える。ステアリングシャフト２１は円柱状に形成されるとともに、ステアリングの操舵により回転軸を中心として回動可能に支持されている。詳しくは、ステアリングシャフト２１は、その回転軸周辺に形成される金属製の芯部２２と、その芯部２２の外周に形成される樹脂製の外周部２３とからなる。外周部２３の外面側には磁石２５が埋め込まれている。図２に示すように、磁石２５は、ステアリングシャフト２１の軸方向に沿ってＮ極及びＳ極が着磁されるとともに、その周辺に磁場を形成する。磁石２５は、ステアリングシャフト２１の回転に伴い回転軸を中心に公転する。この公転に伴ってステアリングシャフト２１の周辺に作用する磁石２５による磁場は変化する。

図１に示すように、ステアリングシャフト２１は円筒状のハウジング２６にて覆われている。各磁気センサ１１〜１３は、ハウジング２６の内周面においてステアリングシャフト２１の回転軸を中心として１２０°間隔で配置されている。各磁気センサ１１〜１３は、ステアリングシャフト２１の回転軸を基準として距離Ｒとなる位置に設けられている。

第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は、磁気抵抗素子を利用したＭＲセンサである。第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の感磁方向は図１の紙面に対して平行をなす方向である。よって、磁気センサ１１〜１３は、回転軸に対する垂直方向における磁場方向（正確には後述する磁場角度Φ１〜Φ３）の変化に応じて電圧を出力する。すなわち、図２に示すように、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は、その感磁面（図２では下面）が回転軸に対する垂直方向における磁場を受ける位置に設置される。

ここで、図１に示すように、磁石２５が第１の磁気センサ１１に最も接近する位置を初期位置とする。そして、磁石２５が初期位置を基準として回転することで、回転軸及び第１の磁気センサ１１を結ぶ線分に対して回転軸及び磁石２５を結ぶ線分がなす角度を回転角θとする。

初期位置、すなわち回転角θが０°の場合においては、回転軸と反対方向（図２の上方向）への磁場が第１の磁気センサ１１に働く。このとき、図３に示すように、第１の磁気センサ１１の出力電圧はゼロとなる。また、回転角θが１８０°のときにも第１の磁気センサ１１は上方向への磁場を受けて出力電圧がゼロとなる。同様に第２の磁気センサ１２は、回転角θが１２０°又は３００°のとき回転軸と反対方向への磁場を受けて、その出力電圧がゼロとなる。第３の磁気センサ１３は、回転角θが６０°又は２４０°のとき回転軸と反対方向への磁場を受けて、その出力電圧がゼロとなる。第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の出力電圧がゼロとなる磁場方向を基準磁場方向とする。よって、基準磁場方向を基準として第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の出力電圧の正負が切り替わる。そして、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の出力電圧は、それらの感磁面が受ける磁場方向の反時計方向への回転に伴って増大し、時計方向への回転に伴って減少する。

回転角θが０°から９０°までは回転角θが増加するにつれて第１の磁気センサ１１が受ける磁場方向は、基準磁場方向から反時計方向に回動する。よって、基準磁場方向に対して第１の磁気センサ１１が受ける磁場方向がなす磁場角度Φ１が増加する。第１の磁気センサ１１は磁場角度Φ１に応じた電圧を出力する。具体的には、磁場角度Φ１が増加するにつれて出力電圧も大きくなる。

回転角θが９０°から１８０°までは回転角θが増加するにつれて第１の磁気センサ１１が受ける磁場方向は基準磁場方向に向かって時計方向へ回動し、磁場角度Φ１は減少する。同様にして、回転角θが１８０°から２７０°までは回転角θが増加するにつれて第１の磁気センサ１１が受ける磁場方向は基準磁場方向から時計方向に回動して磁場角度Φ１は負の値をとるとともにその負の値は増大する。また、回転角θが２７０°から３６０°までは回転角θが増加するにつれて第１の磁気センサ１１が受ける磁場方向は基準磁場方向に向かって反時計方向へ回動し、磁場角度Φ１が０°となるまで磁場角度Φ１の負の値は減少する。このように、第１の磁気センサ１１は正弦波を出力する。

同様にして、第２の磁気センサ１２及び第３の磁気センサ１３は、自身の基準磁場方向に対する磁場方向がなす磁場角度Φ２及び磁場角度Φ３に応じた電圧を出力する。
回転角θが１２０°となると磁石２５が第２の磁気センサ１２に最も接近する。このとき、磁場方向が第２の磁気センサ１２の基準磁場方向と一致して磁場角度Φ２、ひいては第２の磁気センサ１２の出力電圧はゼロとなる。回転角θが１２０°から増大すると、それに応じて第２の磁気センサ１２の出力電圧はゼロから増加する。回転角θが２４０°となると磁石２５が第３の磁気センサ１３に最も接近して、磁場方向が第３の磁気センサ１３の基準磁場方向と一致して磁場角度Φ３、ひいては第３の磁気センサ１３の出力電圧はゼロとなる。回転角θが２４０°から増大すると、それに応じて第３の磁気センサ１３の出力電圧はゼロから増加する。以降第１の磁気センサ１１と同様にして第２の磁気センサ１２及び第３の磁気センサ１３は正弦波を出力する。

また、回転角θが６０°のとき、第１の磁気センサ１１、第２の磁気センサ１２及び磁石２５をそれぞれ線分で結ぶと磁石２５を頂点とする２等辺三角形となる。よって、第１及び第２の磁気センサ１１，１２における磁場角度Φ１，Φ２の絶対値は同一となる。よって、図３に示すように、回転角θが６０°において第１の磁気センサ１１は電圧値Ｖ１を出力し、第２の磁気センサ１２は電圧値−Ｖ１を出力する。すなわち、絶対値が電圧値Ｖ１で同一となる。同様にして、回転角θが１８０°のとき第２の磁気センサ１２及び第３の磁気センサ１３の出力電圧の絶対値は電圧値Ｖ１で同一となる。また、回転角θが３００°のとき第１の磁気センサ１１及び第３の磁気センサ１３の出力電圧の絶対値は電圧値Ｖ１で同一となる。

以上のように、ステアリングシャフト２１を３６０°回転させることで、磁場角度Φ１〜Φ３の変化を通じて第１〜第３の磁気センサ１１〜１３はそれぞれ位相のずれた正弦波を出力する。本例においては、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は回転軸を中心として１２０°間隔で配置されているため、第１の磁気センサ１１からの正弦波に対して第２の磁気センサ１２からの正弦波は１２０°、第３の磁気センサ１３からの正弦波は２４０°ずれて出力される。

第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は、電圧値として検出した磁場角度Φ１〜Φ３を演算回路１４に出力する。演算回路１４は、磁場角度Φ１〜Φ３に基づき磁石２５の回転角θを算出する。以下、回転角θの算出方法について説明する。

図４に示すように、回転軸から各磁気センサ１１〜１３までの距離Ｒ、ステアリングシャフト２１の半径ｒ並びに第１の磁気センサ１１及び磁石２５間の距離ａ１を設定すると、半径ｒ及び距離ａ１間には三角関数より以下の関係が成り立つ。

ａ１ＳｉｎΦ１＝ｒＳｉｎθ…（１）
また、距離ａ１を斜辺とする直角三角形を考えるとピタゴラスの定理より以下の式が成り立つ。

ａ１^２＝（Ｒ−ｒＣｏｓθ）^２＋（ｒＳｉｎθ）^２＝Ｒ^２＋ｒ^２−２ＲｒＣｏｓθ…（２）
式（１）から得られるａ１を式（２）に代入すると以下のようになる。

ｒ^２Ｓｉｎ^２θ＝Ｒ^２Ｓｉｎ^２Φ１＋ｒ^２Ｓｉｎ^２Φ１−２ＲｒＳｉｎ^２Φ１Ｃｏｓθ…（３）
式（３）においてＳｉｎ^２θ＝１−Ｃｏｓ^２θ、Ｓｉｎ^２Φ１＝１−Ｃｏｓ^２Φ１を代入すると以下のようになる。

ｒ^２Ｃｏｓ^２θ−２ＲｒＳｉｎ^２Φ１Ｃｏｓθ＋Ｒ^２Ｓｉｎ^２Φ１−ｒ^２Ｃｏｓ^２Φ１＝０…（４）
式（４）においてｒ^２＝Ａ、−２ＲｒＳｉｎ^２Φ１＝Ｂ、Ｒ^２Ｓｉｎ^２Φ１−ｒ^２Ｃｏｓ^２Φ１＝Ｃと置くと、

よって、回転角θは以下のように求められる。

演算回路１４は、式（６）を通じて磁場角度Φ１に基づき回転角θを算出する。同様にして上記各式においてΦ１をΦ２、Φ３に置き換えることで、磁場角度Φ２，Φ３に基づき回転角θを算出できる。ここで、式（６）には符号「±」が存在するところ、回転角θは一値とならない場合がある。この場合、磁場角度Φ１〜Φ３に基づき算出した回転角θのうち一致する回転角θを正規の回転角θとする。

ここで、上述のように、ステアリングシャフト２１の回転軸の周辺には鉄製の芯部２２が設けられている。従って、芯部２２により磁石２５が形成する磁場が第１〜第３の磁気センサ１１〜１３に及ばない回転角θが存在する。具体的には、図３に示すように、回転角θが１８０°を中心値とした一定角度Ｄ１にあるとき、第１の磁気センサ１１は磁石２５からの磁場を受けることができない。同様にして、第２の磁気センサ１２は回転角θが３００°を中心値とした一定角度Ｄ２にあるとき、磁石２５からの磁場を受けることができない。また、第３の磁気センサ１３は回転角θが６０°を中心値とした一定角度Ｄ３にあるとき、磁石２５からの磁場を受けることができない。よって、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は、一定角度Ｄ１〜Ｄ３において磁場角度Φ１〜Φ３を検出することができない。

そこで、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３のうち何れか２つからの磁場角度を通じて回転角θを算出する。具体的には、回転角θが０°から１２０°までの範囲においては第１の磁気センサ１１及び第２の磁気センサ１２からの磁場角度Φ１，Φ２が回転角θの算出に利用される。また、回転角θが１２０°から２４０°までの範囲においては第２の磁気センサ１２及び第３の磁気センサ１３からの磁場角度Φ２，Φ３が回転角θの算出に利用される。また、回転角θが２４０°から３６０°までの範囲においては第１の磁気センサ１１及び第３の磁気センサ１３からの磁場角度Φ１，Φ３が回転角θの算出に利用される。

本構成によれば、回転角θを通じて磁石２５の位置を絶対位置として認識することができる。これにより、ステアリングシャフト２１の軸合わせ及び製造が容易となる。例えば、図５に示されるステアリングシャフト２１は、製造精度が低く、回転軸からみて真円となっていない。この場合であっても、図５の一点鎖線に示すように、ステアリングシャフト２１の回動に伴って磁石２５は回転軸を中心として円５０を描いて回転する。この円５０の半径は、回転軸及び磁石２５間の距離Ｌ１となる。従って、たとえステアリングシャフト２１の製造精度が低い場合であっても上記同様に円５０上における磁石２５の位置、すなわち回転角θを算出することができる。この点、上記背景技術における構成においては、ステアリングシャフト２１の形状により磁気センサの出力が変化するため、ステアリングシャフト２１の製造精度に応じて回転角θの算出精度が決まる。よって、高い製造精度が必要となる。

次に、軸合わせの精度が低く、回転軸が図５において×印で示される位置５１に合わされた場合について説明する。この場合、図５の破線で示されるように、ステアリングシャフト２１の回動に伴って位置５１を中心として半径が位置５１及び磁石２５間の距離Ｌ２となる円５２を描いて回転する。この場合、例えば円５２上において磁石２５が破線で示される位置に存在するとき、位置５１でなく本来の回転軸を中心とした回転角θが算出される。このように、回転軸がずれた場合であっても、回転角θを通じて磁石２５の絶対位置を算出することができる。この点、上記背景技術における構成においては、回転軸がずれた場合には磁気センサ及び回転体間の距離関係が変動するため磁気センサの出力が変化する。よって、正確な回転角の算出は困難となる。

以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）第１〜第３の磁気センサ１１〜１３によって磁場角度Φ１〜Φ３が検出され、この検出結果に基づき磁石２５の回転角θがステアリングの絶対位置として算出される。従って、ステアリングシャフト２１の外形形状等が回転角θの算出結果に影響を及ぼすことはない。よって、ステアリングシャフト２１の製造精度が低い場合であっても、磁石２５の回転角θを通じて正確にステアリングシャフト２１の回転位置が認識される。

さらに、ステアリングシャフト２１の軸合わせの精度が低く、回転軸がステアリングシャフト２１の中心からずれた場合であっても、磁石２５はそのずれた回転軸を中心に真円を描いて回転する。よって、その回転に伴う磁石２５の回転角θを算出することでステアリングシャフト２１の回転位置を認識できる。

以上のようにステアリングシャフト２１の製造及び軸合わせにおいて高い精度が要求されないため、ステアリングシャフト２１の製造及びその軸合わせが容易となる。
（２）磁石２５及び第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の簡易な構成にて回転角θを算出できる。特に、ＭＲセンサである第１〜第３の磁気センサ１１〜１３から磁石２５が形成する磁場の方向（磁場角度Φ１〜Φ３）に応じた電圧値が直接出力されるため、磁場角度の演算等の処理を行う必要がない。

（３）磁石２５は、ステアリングシャフト２１の回転軸を中心として回動するところ、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３を基準とした同一直線上に２つの位置、すなわち２つの回転角θをとる場合がある。例えば、第１の磁気センサ１１において、回転角θが０°及び１８０°のとき、同一の磁場角度Φ１を検出する。このような場合であっても、磁気センサは３つ設けられているため、その他の磁気センサ１２，１３からの磁場角度Φ２，Φ３に基づき上記２つの回転角θのうち何れが正規の回転角θであるかを特定することができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明にかかる回転角検出装置を具体化した第２の実施形態について、図６を参照して説明する。この実施形態の回転角検出装置は、磁石に代えて鉄片が設けられる点が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、この実施形態の回転角検出装置は、図１に示す第１の実施形態の回転角検出装置とほぼ同様の構成を備えている。

図６に示すように、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の外側にはそれぞれ磁石４０が設けられている。この磁石４０は、上記実施形態において図２を参照しつつ説明した磁石２５と同様に、ステアリングシャフト２１の回転軸方向に沿ってＮ極及びＳ極が着磁されている。

ステアリングシャフト２１には、上記実施形態において磁石２５が設けられる位置に鉄片４１が設けられている。また、上記実施形態と異なり、鉄片４１を除いてステアリングシャフト２１は樹脂で形成されている。また、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３における基準磁場方向は、第１の実施形態と反対方向、すなわち、回転軸に向かう方向に設定されている。

磁石４０からの磁束は鉄片４１に向かう。これにより、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３には、磁石４０から鉄片４１に向かう方向の磁場が加わる。よって、上記実施形態と同様に第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は、基準磁場方向に対する磁場方向のなす磁場角度Φ１〜Φ３に応じた電圧値を出力する。よって、結果的にステアリングシャフト２１を回動させることで図２に示した波形と同一の波形となる電圧値が出力される。そして、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３の検出結果に基づき回転角θが算出される。

以上、説明した実施形態によれば、第１の実施形態の（１）〜（３）の作用効果に加え以下の作用効果を奏することができる。
（４）ステアリングシャフト２１には鉄片４１が設けられている。よって、ステアリングシャフト２１の回転が周囲に存在する金属等との間で働く磁力により阻害されることが抑制される。

（５）鉄片４１であれば、磁石のように着磁方向といった概念は存在しないため、鉄片４１のステアリングシャフト２１への取り付けは容易である。よって、回転角検出装置の製造をいっそう容易にすることができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・第１の実施形態においては、ステアリングシャフト２１の回転軸周辺には金属製の芯部２２が形成されていたが、これを省略してもよい。この場合、ステアリングシャフト２１は樹脂で形成される。

・第２の実施形態における鉄片４１を軟磁性体に置き換えてもよい。また、鉄片４１を新たな磁石に置き換えてもよい。この場合であっても、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３は新たな磁石と磁石４０との間で作用する磁束に基づき磁場角度Φ１〜Φ３を検出可能である。本構成においては、新たな磁石と磁石４０との間での磁力によりステアリングシャフト２１の回転が阻害されない程度に、その磁力を小さく設定することが好ましい。

・第１及び第２の実施形態においては、磁気センサは回転軸を中心として１２０°間隔で配置されていた。しかし、磁気センサの設置間隔は１２０°に限定されない。
・第１及び第２の実施形態においては、磁気センサは３つ設けられていたが、磁気センサの数は複数であればいくつであってもよい。例えば、磁気センサが２つで構成される場合には、両磁気センサにおいて磁場を受けることができない一定角度が存在しないように配置する。具体的には、第１の実施形態においては、芯部２２を省略するとともに、ステアリングシャフト２１を透磁性の高い材料で形成することが好ましい。また、磁気センサを４つ以上設けることで、回転角θの算出精度が向上する。

・第１及び第２の実施形態においては、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３としてＭＲセンサを採用していた。しかし、磁気センサであればＭＲセンサに限定されず、ホールセンサを採用してもよい。この場合、ホールセンサを通じて磁場角度Φ１〜Φ３を算出可能とするべく、各磁気センサ１１〜１３に替えて９０°設置方向を異ならせた２つのホールセンサを設ける。すなわち、回転軸に対する垂直面（図１紙面）に設定されるＸＹ座標において、一方のホールセンサの感磁面はＸ軸方向の磁界を受け、他方のホールセンサの感磁面はＹ軸方向の磁界を受ける。両ホールセンサの検出結果に基づき、磁場角度が算出可能となる。

・第１及び第２の実施形態においては、磁気センサの検出結果に基づき被測定物である磁石２５又は鉄片４１の回転角θが算出されていた。しかし、被測定物の回転角θが算出可能であれば、構成はこれらに限定されない。例えば、図１に示す磁石２５に代えて発光素子を設け、第１〜第３の磁気センサ１１〜１３に代えて光位置センサ（Position Sensitive Detector）を設ける。光位置センサは、受けた光に基づきその光源、すなわち発光素子の方向を検出する。この検出結果に基づき、上記実施形態における磁場角度Φ１〜Φ３に相当する受光角度、ひいては回転角θが算出される。すなわち、この場合には
センサ及び被測定物間で授受される物理成分は光となる。

・第１及び第２の実施形態においては、被測定物である磁石２５又は鉄片４１はステアリングシャフト２１の外周面側に設けられていたが、被測定物は外部に露出しない態様でステアリングシャフト２１の内部に埋設されていてもよい。

・第１及び第２の実施形態においては、回転角検出装置は車両のステアリングシャフトの回転角を検出していたが、回転体の回転角を検出するものであればその他の構成にも適用できる。

次に、前記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
（イ）請求項１〜３の何れか一項に記載の回転角検出装置において、前記センサは前記回転体の回転軸を中心として１２０°間隔で３つ配置される回転角検出装置。

同構成によれば、センサが回転体の回転軸を中心として１２０°間隔で３つ配置される。ここで、各センサには被測定物との間での物理成分を受けることが困難な回転角が存在する。具体的には特定のセンサに被測定物が最も接近する回転角から１８０°回転させた角度を中心とした一定角度においては、特定のセンサは被測定物との間の物理成分を受けることが困難である。この一定角度においては、残りの２つのセンサにて被測定物との間の物理成分を受けることで回転角が算出可能となる。従って、センサを１２０°間隔で３つ設けることで全回転角を算出可能となる。

（ロ）請求項２に記載の回転角検出装置において、前記回転体において前記磁石が設けられる部位は透磁材で形成される回転角検出装置。
同構成によれば、回転体において磁石が設けられる部位は磁力を通過させる透磁材で形成される。よって、回転体によって磁石が形成する磁場が阻害されることが抑制される。

１１〜１３…第１〜第３の磁気センサ、１４…演算回路（算出部）、２１…ステアリングシャフト（回転体）、２２…芯部、２３…外周部、２５…磁石（被測定物）、４０…磁石、４１…鉄片（磁性体、被測定物）。

Claims

回転体に設けられるとともに前記回転体の回転に伴い前記回転体の回転軸を中心に回転する被測定物と、
前記回転体の外周に沿って複数設けられ、前記被測定物との間で授受される物理成分に基づき自身を基準とした同被測定物が位置する方向を検出するセンサと、
前記複数のセンサのうち、前記被測定物に接近した２つの前記センサが検出した前記被測定物が位置する方向に基づき前記被測定物の回転角を算出する算出部と、を備えた回転角検出装置。
請求項１に記載の回転角検出装置において、
前記被測定物は周囲に磁場を形成する磁石であって、
前記センサは前記磁石が形成する磁場の方向に応じた電圧値を出力するＭＲセンサである回転角検出装置。
請求項１に記載の回転角検出装置において、
前記被測定物は磁性体であって、
前記センサにおける前記回転体と反対側に設けられる磁石を備え、
前記センサは前記磁石から前記磁性体への磁場の方向に応じた電圧値を出力するＭＲセンサである回転角検出装置。