JP5671406B2 - 相対角度検出装置、電動パワーステアリング装置および電線保持具 - Google Patents

Description

本発明は、相対角度検出装置、電動パワーステアリング装置および電線保持具に関する。

近年、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度を検出する装置が提案されている。
例えば、特許文献１に記載の装置は、トーションバーにより同軸的に連結された第１の回転体及び第２の回転体が有する磁気回路形成部材の外周りに軸線方向へ離隔して配置され、該磁気回路形成部材が発生した磁束を集める２つの集磁環と、各集磁環が集めた磁束の密度に基づいて第１の回転体に加わったトルクを検出する検出部と、集磁環及び検出部を保持し、且つ外周部にハウジングに取着される取着部を有する保持環と、検出部に接続された導線とを備えている。そして、検出部は集磁環の凸片間に発生する磁束密度の変化に応じて検出信号が変わるように構成されており、その検出信号は導線を介してマイクロプロセッサを用いてなる制御部に与えられる。

特開２００７−１８７５８９号公報

ハウジング内に収納されるセンサ（検出部）と、センサからの検出信号が与えられるとともにハウジング外に配置される装置とが電線（導線）にて接続される構成である場合、ハウジング外において電線に力が作用したとしても、ハウジング内の電線の端部に大きな力が及ぶおそれがある。そして、例えば電線の端部がコネクタに連結され、コネクタが接続端子に差し込まれている場合、ハウジング内の電線の端部に大きな力が及ぶと、コネクタから電線が脱落したり、コネクタが差し込まれた接続端子が折れたりしてしまうおそれがある。

これに対して、例えば板金で形成されたプレートをハウジングの外側に配置することで、ハウジングに形成された貫通孔に挿入されたグロメットの抜け止めと、電線の支持とを行うことも考えられる。しかしながら、かかる構成において、ハウジングがアルミニウム製である場合には、プレートとハウジングとの間に電気化学的腐蝕が生じることに起因してグロメットが脱落するおそれがある。また、プレートをハウジングの外側に配置する分の組立て工数が増加してしまう。
本発明は、ハウジング外において電線に力が作用したとしてもハウジング内の電線の端部に大きな力が及ばないようにすることを簡易な構成で実現する装置を提案することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明は、内外を連通する連通孔が形成されたハウジング内に収納され、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、前記電線を通す電線孔が形成され、弾性変形可能な弾性部材と、前記弾性部材が挿入される被挿入部と、前記ハウジングに形成された前記連通孔の表面から凹んだ凹部に嵌り込む凸部とを有し、当該ハウジングの当該連通孔に嵌合されるとともに当該凸部が当該凹部と接触することで当該ハウジングからの脱落が抑制される被嵌合部材と、前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧手段と、を備えることを特徴とする相対角度検出装置である。

ここで、前記弾性部材は、前記押圧手段により前記電線孔の孔方向に押圧されることで当該電線孔の孔径が小さくなるように弾性変形することが好適である。
また、前記弾性部材および前記被嵌合部材の前記被挿入部は楔状であることが好適である。
また、前記押圧手段は、前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧部材と、当該押圧部材を当該被嵌合部材に締結する締結部材と、を有することが好適である。

他の観点から捉えると、本発明は、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、前記センサを収納するとともに、内外を連通する連通孔と当該連通孔の表面から凹んだ凹部とが形成されたハウジングと、前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、前記電線を通す電線孔が形成され、弾性変形可能な弾性部材と、前記弾性部材が挿入される被挿入部と、前記ハウジングの前記凹部に嵌り込む凸部とを有し、当該ハウジングの前記連通孔に嵌合されるとともに当該凸部が当該凹部と接触することで当該ハウジングからの脱落が抑制される被嵌合部材と、前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧手段と、を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置である。

また、他の観点から捉えると、本発明は、内外を連通する連通孔が形成されたハウジング内に収納され、電気信号を出力するセンサからの電気信号を当該ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、前記電線を通す電線孔が形成され、弾性変形可能な弾性部材と、前記弾性部材が挿入される被挿入部と、前記ハウジングに形成された前記連通孔の表面から凹んだ凹部に嵌り込む凸部とを有し、当該ハウジングの当該連通孔に嵌合されるとともに当該凸部が当該凹部と接触することで当該ハウジングからの脱落が抑制される被嵌合部材と、前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧手段と、を備えることを特徴とする電線保持具である。

本発明によれば、ハウジング外において電線に力が作用したとしても、ハウジング内の電線の端部に大きな力が及ばないようにすることを、簡易な構成で実現できる。

実施の形態に係る検出装置を適用した電動パワーステアリング装置の断面図である。 実施の形態に係る検出装置の斜視図である。 薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。 図３の状態で、磁界強度を変化させた場合の、磁界強度と薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。 薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。 磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。 （ａ）は、規定磁界強度以上の磁界強度で磁界の方向を検出する原理を利用するＭＲセンサの一例を示す図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＭＲセンサの構成を等価回路で示した図である。 磁石が直線運動するときの磁界方向の変化とＭＲセンサの出力との関係を示す図である。 ＭＲセンサの他の例を示す図である。 磁石の運動方向を検知するのに用いる出力の組み合わせの一例を示す図である。 ＭＲセンサの配置の例を示す図である。 ＭＲセンサの他の例を示す図である。 本実施の形態に係るハーネスコンプの外観図である。 グロメット、キャップなどの概略構成図である。 （ａ）は、第２ハウジングの概略構成図である。（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。（ｃ）は、ハーネスコンプが第２ハウジングに装着された状態を示す図である。 ハウジングの他の形態を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、実施の形態に係る検出装置１０を適用した電動パワーステアリング装置１００の断面図である。図２は、実施の形態に係る検出装置１０の斜視図である。なお、図２においては、構成を分かり易くするために後述するベース５０およびフラットケーブルカバー６０の一部は省略して示している。

電動パワーステアリング装置１００は、同軸的に回転する第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０とを備えている。第１の回転軸１１０は、例えばステアリングホイールが連結される回転軸であり、第２の回転軸１２０は、トーションバー１３０を介して第１の回転軸１１０に同軸的に結合されている。そして、第２の回転軸１２０に形成されたピニオン１２１が、車輪に連結されるラック軸（不図示）のラック（不図示）と噛み合っており、第２の回転軸１２０の回転運動がピニオン１２１，ラックを介してラック軸の直線運動に変換され、車輪が操舵される。

また、電動パワーステアリング装置１００は、第１の回転軸１１０および第２の回転軸１２０を回転可能に支持するハウジング１４０を備えている。ハウジング１４０は、例えば自動車などの乗り物の本体フレーム（以下、「車体」と称する場合もある。）に固定される部材であり、第１ハウジング１５０、第２ハウジング１６０および第３ハウジング１７０から構成される。
第１ハウジング１５０は、第２の回転軸１２０を回転可能に支持する軸受け１５１を、第２の回転軸１２０の回転軸方向（以下、単に「軸方向」と称する場合もある。）の一方の端部側（図１においては下側）に有し、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）が開口した部材である。

第２ハウジング１６０は、軸方向の両端部が開口した部材であり、その軸方向の一方の端部側の開口部が第１ハウジング１５０における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置される。そして、第２ハウジング１６０は、例えばボルトなどにより第１ハウジング１５０に固定される。第２ハウジング１６０の側面には、内外を連通する連通孔１６１が形成されている。連通孔１６１は、後述するハーネスコンプ３００のグロメット３２０が嵌合される略楕円柱状の内側連通孔１６１ａと、ハーネスコンプ３００のキャップ３３０が嵌合される略楕円柱状の外側連通孔１６１ｂと、を含んで構成されている。外側連通孔１６１ｂは、内側連通孔１６１ａに対して、楕円の短辺方向は同じであるが長辺方向には大きく形成されている。また、第２ハウジング１６０には、連通孔１６１における楕円柱の柱方向（連通孔方向）の途中に、連通孔１６１の外側連通孔１６１ｂを形成する面から凹んだ凹部１６２（図１５参照）が楕円における長辺方向の両側に形成されている。凹部１６２は、半月柱状であり、柱方向に垂直な面である２つの垂直面１６２ａを有する。
第３ハウジング１７０は、第１の回転軸１１０を回転可能に支持する軸受け１７１を、軸方向の他方の端部側（図１においては上側）に有し、軸方向の一方の端部側（図１においては下側）が開口した部材である。そして、軸方向の一方の端部側の開口部が第２ハウジング１６０における軸方向の他方の端部側の開口部と対向するように配置されるとともに、例えばボルトなどにより第２ハウジング１６０に固定される。

また、電動パワーステアリング装置１００は、例えば圧入などにより第２の回転軸１２０に固定されたウォームホイール１８０と、このウォームホイール１８０と噛み合うウォームギヤ１９１が出力軸に連結されるとともに第１ハウジング１５０に固定される電動モータ１９０とを備えている。
また、電動パワーステアリング装置１００は、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する検出装置１０と、この検出装置１０からの出力値に基づいて電動モータ１９０の駆動を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２００とを備えている。

ＥＣＵ２００は、各種演算処理を行うＣＰＵと、ＣＰＵにて実行されるプログラムや各種データ等が記憶されたＲＯＭと、ＣＰＵの作業用メモリ等として用いられるＲＡＭと、を用いて、検出装置１０からの出力値を基に第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度を演算する相対角度演算部２１０を備えている。
検出装置１０については、後で詳述する。

以上のように構成された電動パワーステアリング装置１００においては、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクが第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度として現れることに鑑み、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に基づいて操舵トルクを把握する。つまり、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度を検出装置１０にて検出し、検出装置１０からの出力値に基づいてＥＣＵ２００が操舵トルクを把握し、把握した操舵トルクに基づいて電動モータ１９０の駆動を制御する。そして、電動モータ１９０の発生トルクをウォームギヤ１９１、ウォームホイール１８０を介して第２の回転軸１２０に伝達する。これにより、電動モータ１９０の発生トルクが、ステアリングホイールに加える運転者の操舵力をアシストする。

以下に、検出装置１０について詳述する。
検出装置１０は、第１の回転軸１１０に取り付けられる磁石２０と、この磁石２０の磁場（磁石２０から発生される磁界）に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力する相対角度センサ３０と、この相対角度センサ３０を実装するプリント基板４０と、を備えている。また、検出装置１０は、第２の回転軸１２０に取り付けられるとともにプリント基板４０を支持するベース５０と、後述するフラットケーブル７０を収納する有底円筒状のフラットケーブルカバー６０と、を備えている。また、検出装置１０は、一方の端部がプリント基板４０に設けられた端子に接続されるとともに、他方の端部がフラットケーブルカバー６０に固定された端子に接続されるフラットケーブル７０と、フラットケーブルカバー６０に固定された端子とＥＣＵ２００とを接続するハーネスコンプ３００と、を備えている。

磁石２０は、円筒（ドーナツ）状であり、その内側に第１の回転軸１１０が嵌合され、この第１の回転軸１１０と共に回転する。そして、第１の回転軸１１０の円周方向にＮ極とＳ極とが交互に配置されるとともに円周方向に着磁されている。
相対角度センサ３０は、第１の回転軸１１０の回転半径方向には磁石２０の外周面の外側であり、第１の回転軸１１０の軸方向には磁石２０が設けられた領域内となるように配置されている。本実施の形態に係る相対角度センサ３０は、磁界によって抵抗値が変化することを利用した磁気センサであるＭＲセンサ（磁気抵抗素子）である。そして、この相対角度センサ３０が、磁石２０の磁場（磁石２０から発生される磁界）に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度に応じた電気信号を出力することで、同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度を検出する。この相対角度センサ３０および相対回転角度の検出手法については後で詳述する。

プリント基板４０は、第１の回転軸１１０の回転半径方向には磁石２０の外周面の外側に配置されるように、例えばボルトなどによりベース５０に固定される。
ベース５０は、円盤状の部材であり、第２の回転軸１２０に嵌合され、この第２の回転軸１２０と共に回転する。
フラットケーブルカバー６０は、有底円筒状の部材であり、ハウジング１４０に固定される。フラットケーブルカバー６０をハウジング１４０に固定する態様としては、以下の態様を例示することができる。すなわち、フラットケーブルカバー６０の外周面に、円周方向に等間隔に複数個（本実施の形態においては９０度間隔に４個）の凸部６１を、外側に延出するように形成する。一方、ハウジング１４０の第１ハウジング１５０に、凸部６１が嵌合される凹部１５１を、凸部６１と同数個形成する。そして、フラットケーブルカバー６０の凸部６１を第１ハウジング１５０に形成した凹部１５１に嵌合することで、第２の回転軸１２０の回転方向の位置決めを行う。そして、第２ハウジング１６０でフラットケーブルカバー６０の上面を押さえることで軸方向の位置決めを行う。あるいは、フラットケーブルカバー６０を、例えばボルトなどにより第１ハウジング１５０または第２ハウジング１６０に固定してもよい。

フラットケーブル７０は、一方の端部がプリント基板４０の端子４１に接続されるとともに他方の端部がフラットケーブルカバー６０の内側に設けられた接続端子６２に接続されて、ベース５０における軸方向の一方の端面とフラットケーブルカバー６０の内側とで形成される空間内に、渦状に巻かれた状態で収納される。そして、フラットケーブル７０は、軸方向の他方の端部側から見た場合に、図２に示すように、右方向に巻かれており、ステアリングホイール、言い換えれば第１の回転軸１１０および第２の回転軸１２０が右方向に回転された場合には、一方の端部が第２の回転軸１２０の回転に従って右方向に回転するので、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が増加する。他方、ステアリングホイールが左方向に回転された場合には、ステアリングホイールが回転されていない中立状態よりも巻き数が減少する。
ハーネスコンプ３００は、相対角度センサ３０からの出力信号をＥＣＵ２００に伝送する機能を有する。このハーネスコンプ３００については後で詳述する。

以下に、本実施の形態に係る相対角度センサ３０について説明する。
本実施の形態に係る相対角度センサ３０は、磁場（磁界）によって抵抗値が変化することを利用したＭＲセンサ（磁気抵抗素子）である。

先ず、ＭＲセンサの動作原理について説明する。
ＭＲセンサは、Ｓｉ若しくはガラス基板と、その上に形成されたＮｉ−Ｆｅなどの強磁性金属を主成分とする合金の薄膜で構成されており、その薄膜強磁性金属の抵抗値は、特定方向の磁界の強度に応じて抵抗値が変化する。

図３は、薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。図４は、図３の状態で、磁界強度を変化させた場合の、磁界強度と薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
図３に示すように、基板の上に矩形状に形成した薄膜強磁性金属に、矩形の長手方向、つまり図中Ｙ方向に電流を流す。一方、磁界Ｈを、電流方向（Ｙ方向）に対して垂直方向（図中Ｘ方向）に印加し、その状態で、磁界の強さを変更する。このときに、薄膜強磁性金属の抵抗値がどのように変化するかを示したのが図４である。

図４に示すように、磁界の強さを変化させたとしても、無磁界（磁界強度ゼロ）時からの抵抗値変化は最大で約３％となる。
以下では、抵抗値変化量(ΔＲ)が、近似的に「ΔＲ∝Ｈ^２」の式で表すことができる領域外を「飽和感度領域」と称す。そして、飽和感度領域においては、ある磁界強度（以下、「規定磁界強度」と称す。）以上になると３％の抵抗値変化は変わらない。

図５は、薄膜強磁性金属に流す電流の方向と印加する磁界の方向とを示す図である。図６は、磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係を示す図である。
図５のように、矩形状に形成した薄膜強磁性金属の矩形の長手方向、つまり図中Ｙ方向に電流を流し、磁界の方向として電流方向に対して角度変化θを与える。このとき、磁界の向きに起因する薄膜強磁性金属の抵抗値の変化を知るために、印加する磁界強度は、磁界強度に起因しては抵抗値が変化しない上述した規定磁界強度以上とする。

図６（ａ）に示すように、抵抗変化量は、電流方向と磁界の方向が垂直（θ＝９０度、２７０度）の時に最大となり、電流方向と磁界の方向が平行（θ＝０度、１８０度）の時に最小となる。かかる場合の抵抗値の最大の変化量をΔＲとすると、薄膜強磁性金属の抵抗値Ｒは、電流方向と磁界方向の角度成分として変化し、式（１）のように示され、図６（ｂ）に示すようになる。
Ｒ＝Ｒ０−ΔＲｓｉｎ^２θ・・・（１）
ここで、Ｒ０は、規定磁界強度以上の磁界を電流方向と平行（θ＝０度あるいは１８０度）に印加した場合の抵抗値である。
式（１）により、規定磁界強度以上の磁界の方向は、薄膜強磁性金属の抵抗値を把握することで検出することができる。

次に、ＭＲセンサの検出原理について説明する。
図７（ａ）は、規定磁界強度以上の磁界強度で磁界の方向を検出する原理を利用するＭＲセンサの一例を示す図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示すＭＲセンサの構成を等価回路で示した図である。
図７（ａ）に示すＭＲセンサの薄膜強磁性金属は、縦方向が長くなるように形成された第１のエレメントＥ１と横方向が長くなるように形成された第２のエレメントＥ２とが直列に配置されている。

かかる形状の薄膜強磁性金属においては、第１のエレメントＥ１に対して最も大きな抵抗値変化を促す垂直方向の磁界は、第２のエレメントＥ２に対し最小の抵抗値変化の磁界方向となる。そして、第１のエレメントＥ１の抵抗値Ｒ１は式（２）、第２のエレメントＥ２の抵抗値Ｒ２は式（３）で与えられる。
Ｒ１＝Ｒ０−ΔＲｓｉｎ^２θ・・・（２）
Ｒ２＝Ｒ０−ΔＲｃｏｓ^２θ・・・（３）

図７（ａ）に示すようなエレメント構成のＭＲセンサの等価回路は図７（ｂ）に示すようになる。
図７に示すように、第１のエレメントＥ１の、第２のエレメントＥ２と接続されていない方の端部をグランド（Ｇｎｄ）とし、第２のエレメントＥ２の、第１のエレメントＥ１と接続されていない方の端部の出力電圧をＶｃｃとした場合に、第１のエレメントＥ１と第２のエレメントＥ２との接続部の出力電圧Ｖｏｕｔは式（４）で与えられる。
Ｖｏｕｔ＝（Ｒ１／（Ｒ１＋Ｒ２））×Ｖｃｃ…（４）

式（４）に、式（２）、（３）を代入し整理すると、式（５）の通りとなる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｃｃ／２＋α×ｃｏｓ２θ…（５）
ここで、αは、α＝（ΔＲ／（２（２×Ｒ０−ΔＲ）））×Ｖｃｃである。
式（５）により、磁界の方向は、Ｖｏｕｔを検出することで把握することができる。

図８は、磁石が直線運動するときの磁界方向の変化とＭＲセンサの出力との関係を示す図である。
図８（ａ）に示すように、Ｎ極とＳ極が交互に配列された磁石に対して、図７に示したＭＲセンサを、規定磁界強度以上の磁界強度が印加されるギャップ（磁石とＭＲセンサとの距離）Ｌで、かつ磁界の方向変化がＭＲセンサのセンサ面に寄与するように配置する。

そして、磁石を、図８（ｃ）に示した、Ｎ極中心からＳ極中心までの距離（以下、「着磁ピッチ」と称する場合もある。）λ分、図８（ａ）に示すように左方向に移動させる。かかる場合、ＭＲセンサには、磁石の位置に応じて図８（ｃ）に示した矢印の向きの磁界が印加されることとなり、磁石が着磁ピッチλを移動したとき、センサ面では磁界の方向が１／２回転する。ゆえに、第１のエレメントＥ１と第２のエレメントＥ２との接続部の出力電圧Ｖｏｕｔの波形は、式（５）に示した「Ｖｏｕｔ＝Ｖｃｃ／２＋α×ｃｏｓ２θ」より、図８（ｄ）に示すように１周期の波形となる。

図９は、ＭＲセンサの他の例を示す図である。
図７に示したエレメント構成の代わりに図９（ａ）に示すようなエレメント構成にすれば、図９（ｂ）に示すように、一般的に知られているホイートストン・ブリッジ（フルブリッジ）の構成にすることができる。ゆえに、図９（ａ）に示すエレメント構成のＭＲセンサを用いることにより検出精度を高めることが可能となる。

磁石の運動の方向を検出する手法について説明する。
図６に示した磁界の向きと薄膜強磁性金属の抵抗値との関係および式（１）「Ｒ＝Ｒ０−ΔＲｓｉｎ^２θ」からすると、図５で見た場合に、磁界の向きを電流の方向に対して時計回転方向に回転させても反時計回転方向に回転させても薄膜強磁性金属の抵抗値は同じである。ゆえに、薄膜強磁性金属の抵抗値を把握できても磁石の運動の方向は把握できない。

図１０は、磁石の運動方向を検知するのに用いる出力の組み合わせの一例を示す図である。図１０のように１／４周期の位相差を持った２つの出力を組み合わせることで磁石の運動方向の検知が可能となる。これらの出力を得る為には、図８で示す（ｉ）と（ｉｉ）又は（ｉ）と（ｉｖ）の位相関係となるように、二つのＭＲセンサを配置すればよい。
図１１は、ＭＲセンサの配置の例を示す図である。図１１に示すように２つのＭＲセンサを重ね、一方のセンサを他方のセンサに対して４５度傾けて配置することも好適である。

図１２は、ＭＲセンサの他の例を示す図である。図１２（ａ）に示すように、２組のフルブリッジ構成のエレメントを互いに４５度傾けて一つの基板上に形成し、図１２（ｂ）に示すような等価回路となるエレメント構成にすることも好適である。これにより、一つのＭＲセンサで、図１２（ｃ）に示すように、正確な正弦波、余弦波の出力が可能となる。それゆえ、図１２に示すエレメント構成のＭＲセンサの出力値により、ＭＲセンサに対する磁石の運動方向及び運動量を把握することができる。

上述したＭＲセンサの特性に鑑み、本実施の形態に係る検出装置１０においては、相対角度センサ３０として、図１２に示すエレメント構成のＭＲセンサを用いる。相対角度センサ３０は、上述したように、磁石２０の外周面に対して垂直に配置され、第２の回転軸１２０の軸方向の位置は、磁石２０の領域内である。それゆえ、かかる場合には、第１の回転軸１１０と共に回転する磁石２０の磁場により、相対角度センサ３０では、磁石２０の位置に応じて、図８（ｃ）に示すような磁場方向の変化となる。

その結果、磁石２０が着磁ピッチλを移動（回転）したとき、相対角度センサ３０の感磁面では磁場の方向が１／２回転すると共に、相対角度センサ３０からの出力値ＶｏｕｔＡ，ＶｏｕｔＢは、それぞれ図１２（ｃ）に示すような１／４周期の位相差となる余弦曲線（余弦波）および正弦曲線（正弦波）となる。
すなわち、運転者がステアリングホイールを回転すると、これに伴って第１の回転軸１１０が回転し、トーションバー１３０が捩れる。そして、第２の回転軸１２０が第１の回転軸１１０より少し遅れて回転する。この遅れは、トーションバー１３０に連結された第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との回転角度の差となって現れる。検出装置１０は、この回転角度の差に応じた、１／４周期の位相差の、余弦曲線および正弦曲線となるＶｏｕｔＡ，ＶｏｕｔＢを出力する。
なお、相対角度センサ３０の感磁面とは、相対角度センサ３０において磁場を検出することができる面のことである。

ＥＣＵ２００の相対角度演算部２１０は、相対角度センサ３０の出力値ＶｏｕｔＡおよびＶｏｕｔＢを基に、第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度θｔを以下の式（６）を用いて演算する。
θｔ＝ａｒｃｔａｎ（ＶｏｕｔＢ／ＶｏｕｔＡ）…（６）
このようにして、相対角度演算部２１０は、相対角度センサ３０からの出力値に基づいて第１の回転軸１１０と第２の回転軸１２０との相対回転角度及び捩れ方向、つまりはステアリングホイールに加わるトルクの大きさ及び向きを把握することが可能となる。

また、上述のように構成された検出装置１０を組み付ける際には、フラットケーブルカバー６０と、プリント基板４０を取り付けたベース５０と、フラットケーブルカバー６０とベース５０との間に収容するフラットケーブル７０と、を予めユニット化しておく。そして、そのユニットを、第２の回転軸１２０が組み付けられた第１ハウジング１５０に、フラットケーブルカバー６０の凸部６１が第１ハウジング１５０の凹部１５１に嵌るように取り付ける。その際、ベース５０を、第２の回転軸１２０に取り付ける。
このように、検出装置１０を予めユニット化が可能な構造とすることで組み付け性を向上させることができる。

次に、ハーネスコンプ３００について説明する。
図１３は、本実施の形態に係るハーネスコンプ３００の外観図である。
ハーネスコンプ３００は、複数の電線３１０と、これら複数の電線３１０を保持するグロメット３２０（図１４参照）と、グロメット３２０を保持するとともに第２ハウジング１６０の連通孔１６１（図１参照）の開口部を塞ぐキャップ３３０と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、グロメット３２０を弾性変形させるために押圧する押圧部材３４０と、押圧部材３４０をキャップ３３０に締結するボルト３４５（図１４参照）と、ハウジング１４０内を密封するＯリング３４６と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、複数の電線３１０の一方の端部に連結される第１のコネクタ３５０と、複数の電線３１０の他方の端部に連結される第２のコネクタ３６０と、を備えている。また、ハーネスコンプ３００は、グロメット３２０と第１のコネクタ３５０との間において複数の電線３１０を束ねる第１のカバー３７０と、グロメット３２０と第２のコネクタ３６０との間において複数の電線３１０を束ねる第２のカバー３８０と、を備えている。

そして、本実施の形態に係るハーネスコンプ３００においては、４本の電線３１０を有しており、これら４本の電線３１０の一方の端部が、第１のコネクタ３５０、接続端子６２などを介してプリント基板４０（図２参照）に、４本の電線３１０の他方の端部が、第２のコネクタ３６０などを介してＥＣＵ２００に接続されている。そして、４本の電線３１０が、ＥＣＵ２００から相対角度センサ３０への電源供給や、相対角度センサ３０からＥＣＵ２００への出力値の伝送に用いられる。

電線３１０は、線状に引き伸ばされた金属などの導体が絶縁体で覆われたものであり、電気を伝導する。本実施の形態に係るハーネスコンプ３００においては、４本の電線３１０を有しており、これら４本の電線３１０の一方の端部が第１のコネクタ３５０に接続され、他方の端部が第２のコネクタ３６０に接続されるとともに、絶縁体の第１のカバー３７０および第２のカバー３８０にて束ねられている。

図１４は、グロメット３２０、キャップ３３０などの概略構成図である。（ａ）は、第２のコネクタ３６０側から見た斜視図であり、（ｂ）は、第１のコネクタ３５０側から見た斜視図である。（ｃ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図１５（ａ）は、第２ハウジング１６０の概略構成図である。図１５（ｂ）は、（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図１５（ｃ）は、ハーネスコンプ３００が第２ハウジング１６０に装着された状態を示す図である。

グロメット３２０は、内側に電線３１０を通すための電線孔３２３が形成されるとともに、その電線孔３２３の孔方向における第１のコネクタ３５０側の端部の肉厚が厚く、第２のコネクタ３６０側の端部に至るにしたがって肉厚が薄くなるように形成された楔状の部材である。このグロメット３２０は、ゴムなどの弾性材料を加硫成形することで上記所定形状に成形されており、弾性変形可能な弾性部材の一例として機能する。本実施の形態に係るハーネスコンプ３００においては、グロメット３２０を、電線３１０と同じ数の４個有している。

キャップ３３０は、楕円柱状の第１の楕円柱部３３１と、この第１の楕円柱部３３１の大きさよりも小さい大きさの楕円柱状の第２の楕円柱部３３２と、この第２の楕円柱部３３２の大きさよりも小さい大きさの楕円柱状の第３の楕円柱部３３３とを有している。これら第１の楕円柱部３３１、第２の楕円柱部３３２および第３の楕円柱部３３３は、第２のコネクタ３６０側から順に楕円の中心が同じになるように柱方向（連通孔１６１の孔方向（以下、「連通孔方向」と称する場合もある。）に並んでいる。第１の楕円柱部３３１の楕円形は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の大きさよりも大きく、第１の楕円柱部３３１で連通孔１６１の開口部を覆う。第２の楕円柱部３３２は、第２ハウジング１６０の連通孔１６１の外側連通孔１６１ｂの大きさよりも小さく、連通孔１６１の中に挿入される。第３の楕円柱部３３３には、Ｏリング３４６が嵌め込まれるリング溝３３３ａが形成されている。第２の楕円柱部３３２の外周面は、第３の楕円柱部３３３のリング溝３３３ａに嵌め込まれたＯリング３４６の最外形よりも小さい。キャップ３３０は、被嵌合部材の一例として機能する。

キャップ３３０は、また、グロメット３２０が挿入される被挿入部３３４と、電線３１０を通すための電線孔３３５と、ボルト３４５が締結されるネジ孔３３６と、このキャップ３３０の第２ハウジング１６０に対する移動を規制するフック３９０と、を有している。
被挿入部３３４は、第３の楕円柱部３３３における第１のコネクタ３５０側の端面から円柱状に凹んだ部位と、この円柱状に凹んだ部位の終端からグロメット３２０の外形形状に沿うように凹んだ部位と、から構成される。つまり、被挿入部３３４は、円柱状に凹んだ部位の終端よりも奥側が楔状に形成されており、第１のコネクタ３５０側の開口部の径が大きく、第２のコネクタ３６０側に至るにしたがって孔径が小さくなるように形成されている。
電線孔３３５は、被挿入部３３４の第２のコネクタ３６０側の端面から連続して形成された孔であり、第２の楕円柱部３３２および第３の楕円柱部３３３を柱方向（連通孔方向）に貫通する孔である。その孔径は、電線３１０の径よりも大きい。

フック３９０は、第３の楕円柱部３３３における第１のコネクタ３５０側の端面から第１のコネクタ３５０側に柱方向（連通孔方向）に伸びるように、楕円の長辺方向の両端部それぞれに設けられている。そして、フック３９０は、第３の楕円柱部３３３のリング溝３３３ａに嵌め込まれたＯリング３４６の外周面から外側に突出するように柱方向（連通孔方向）に対して傾斜した傾斜面３９１と、傾斜面３９１の終端から長辺方向の内側に長辺方向と平行に向かう面、言い換えれば柱方向（連通孔方向）に垂直な面である垂直面３９２とを、備えている。そして、傾斜面３９１の終端と第３の楕円柱部３３３との間は、傾斜面３９１および垂直面３９２が長辺方向に弾性変形し易くなるように直方体状に形成されている。
なお、このキャップ３３０は、樹脂をインジェクション成形することで上記所定形状に成形されている。

押圧部材３４０は、電線３１０を通すための電線孔３４１が電線３１０と同数（本実施の形態においては４つ）形成された四角柱状の部材である。また、押圧部材３４０は、電線孔３４１の周囲に、第２のコネクタ３６０側の端面から突出した円筒状の突出部３４２と、ボルト３４５を通すためのボルト孔３４３とを有している。突出部３４２の外径は、キャップ３３０の被挿入部３３４内に入り込むことが可能な大きさに設定されている。また、突出部３４２の電線孔３４１の孔方向の長さは、この突出部３４２の長さとグロメット３２０の長さとの合計がキャップ３３０の被挿入部３３４の長さよりも長くなるように設定されている。それゆえ、押圧部材３４０がボルト３４５によりキャップ３３０に締結された状態では、突出部３４２が、キャップ３３０の被挿入部３３４に挿入されたグロメット３２０を電線孔３４１の孔方向に押圧する。これら押圧部材３４０およびボルト３４５がグロメット３２０を押圧する押圧手段の一例として機能する。
なお、この押圧部材３４０は、樹脂をインジェクション成形することで上記所定形状に成形されている。

以上のように構成されたハーネスコンプ３００は、以下のようにして組み立てられる。
すなわち、先ず、キャップ３３０の全ての被挿入部３３４それぞれにグロメット３２０を挿入し、ボルト３４５にて押圧部材３４０をキャップ３３０に仮止めする。つまり、グロメット３２０が弾性変形しない程度に押圧部材３４０をキャップ３３０に取り付ける。その後、押圧部材３４０の電線孔３４１、グロメット３２０の電線孔３２３およびキャップ３３０の電線孔３３５それぞれに電線３１０を１本ずつ通す。その後、ボルト３４５の締め付け力を高めて、押圧部材３４０によるグロメット３２０に対する押圧力を高め、キャップ３３０に対して複数の電線３１０が動かないように位置決めを行う。グロメット３２０は押圧部材３４０により押圧された場合、キャップ３３０の被挿入部３３４にて電線孔３２３の孔方向への移動が規制されることから、押圧部材３４０および被挿入部３３４から力を受けて、孔方向に縮む一方で孔方向とは直交する方向には膨らむように変形する。その結果、グロメット３２０の電線孔３２３の孔径が小さくなり、グロメット３２０は電線３１０をより強く保持する。これにより、全ての電線３１０は移動し難くなり、キャップ３３０に対して動かないように位置決めされる。加えて、ハウジング１４０内の気密性が高められる。
その後、複数の電線３１０を、第１のカバー３７０および第２のカバー３８０で束ねる。また、第１のカバー３７０で束ねられた複数の電線３１０の先端を第１のコネクタ３５０に接続し、第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０の先端を第２のコネクタ３６０に接続する。

また、このハーネスコンプ３００は、以下のようにして電動パワーステアリング装置１００に組み付けられる。
すなわち、第１ハウジング１５０および第２ハウジング１６０に、第１の回転軸１１０、第２の回転軸１２０、フラットケーブルカバー６０などを組み付け、第３ハウジング１７０を組み付ける前の状態で、第１のコネクタ３５０側から第２ハウジング１６０に形成された連通孔１６１に通す。そして、キャップ３３０を、キャップ３３０に取り付けられたＯリング３４６が連通孔１６１を形成する周囲の壁１６３の内周面に接触するように挿入し、フック３９０が第２ハウジング１６０に形成された凹部１６２に嵌るまで押し込んでいく。キャップ３３０を連通孔１６１に差し込むと、フック３９０の傾斜面３９１が第２ハウジング１６０における連通孔１６１の周りの壁に接触して弾性変形し、その後さらに深く差し込まれて傾斜面３９１が第２ハウジング１６０の凹部１６２に嵌り込むことで変形状態から復帰する。このようにして、キャップ３３０を第２ハウジング１６０に装着する。そして、第１のコネクタ３５０をフラットケーブルカバー６０の接続端子６２に差し込む。また、第２のコネクタ３６０をＥＣＵ２００の端子に差し込む。

以上のように構成され、第２ハウジング１６０に装着されるハーネスコンプ３００においては、キャップ３３０が第２ハウジング１６０に嵌合されると、Ｏリング３４６にてハウジング１４０内を密封する。また、グロメット３２０が押圧部材３４０に押圧されることで電線孔３２３の径が小さくなるように弾性変形し、電線３１０をより強く保持する。これにより、組み付けられた後、ハウジング１４０の外側から第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０に力が作用したとしても電線３１０がグロメット３２０に対して移動することが抑制される。また、キャップ３３０のフック３９０の垂直面３９２が第２ハウジング１６０の凹部１６２の垂直面１６２ａと接触することでキャップ３３０が第２ハウジング１６０から脱落することが抑制される。したがって、ハウジング１４０の外側から第２のカバー３８０にて束ねられた複数の電線３１０に力が作用したとしても、第１のコネクタ３５０から電線３１０が脱落したり、第１のコネクタ３５０が差し込まれた接続端子６２が折れたりすることが抑制される。また、グロメット３２０は、キャップ３３０の被挿入部３３４に挿入され、グロメット３２０の外側には第１の楕円柱部３３１が存在する。したがって、外力によるグロメット３２０の電線孔３２３の変形が抑制されるので、ハウジング１４０内の気密性が保たれる。

また、例えば板金で形成されたプレートをハウジング１４０の外側に配置することで、ハウジング１４０に形成された連通孔１６１に挿入されたグロメット３２０の抜け止めと、電線３１０の支持とを行う構成と比較すると、ハウジング１４０がアルミニウム製であるとしても、ハウジング１４０との間で電気化学的腐蝕が生じる部品がないことから耐食性を向上させることができる。また、組立性も向上させることができる。

また、ハーネスコンプ３００単体で持ち運びされるとしても、電線３１０がグロメット３２０に対して移動し難いように構成されているので、このハーネスコンプ３００を電動パワーステアリング装置１００に組み付ける作業者は、グロメット３２０から第１のコネクタ３５０までの電線３１０の長さに注意を払うことなく容易に組み付けることができる。

図１６は、ハウジング１４０の他の形態を示す図である。
図２および図１５を用いて説明した外側連通孔１６１ｂの一部あるいは全部を、図１６に示すように、第２ハウジング１６０と第３ハウジング１７０とで形成してもよい。言い換えれば、第３ハウジング１７０がボルト（不図示）などにより第２ハウジング１６０に固定されることで、第２ハウジング１６０と第３ハウジング１７０とが協働して外側連通孔１６１ｂを形成するようにしてもよい。つまり、図１６（ａ）に示すように、第２ハウジング１６０における外側連通孔１６１ｂ（図１５参照）の、軸方向の他方の端部側（図１６においては上側）の壁面をなくして、外側連通孔１６１ｂを開放する。一方で、第３ハウジング１７０に、第２ハウジング１６０との締結面から外側に電線孔方向に延出する延出部１７２を設ける。

ハーネスコンプ３００を電動パワーステアリング装置１００に組み付ける際には、上述した実施の形態と同様にキャップ３３０を第２ハウジング１６０に装着し、第１のコネクタ３５０をフラットケーブルカバー６０の接続端子６２に差し込んだ後に、第３ハウジング１７０を第２ハウジング１６０に取り付ける。これにより、図１６（ｂ）に示すように、キャップ３３０の上面が第３ハウジング１７０の延出部１７２により覆われることとなる。
ハーネスコンプ３００を取り外す際には、第３ハウジング１７０を第２ハウジング１６０から外せば、キャップ３３０の上面が開放される。したがって、キャップ３３０を容易に第２ハウジング１６０から取り外すことが可能となる。

１０…検出装置、２０…磁石、３０…相対角度センサ、４０…プリント基板、５０…ベース、６０…フラットケーブルカバー、７０…フラットケーブル、１００…電動パワーステアリング装置、１１０…第１の回転軸、１２０…第２の回転軸、１３０…トーションバー、１４０…ハウジング、１８０…ウォームホイール、１９０…電動モータ、２００…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、２１０…相対角度演算部、３００…ハーネスコンプ、３１０…電線、３２０…グロメット、３３０…キャップ、３４０…押圧部材、３４５…ボルト、３４６…Ｏリング、３５０…第１のコネクタ、３６０…第２のコネクタ、３７０…第１のカバー、３８０…第２のカバー、３９０…フック

Claims (6)

1. 内外を連通する連通孔が形成されたハウジング内に収納され、互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、
   前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、
   前記電線を通す電線孔が形成され、弾性変形可能な弾性部材と、
   前記弾性部材が挿入される被挿入部と、前記ハウジングに形成された前記連通孔の表面から凹んだ凹部に嵌り込む凸部とを有し、当該ハウジングの当該連通孔に嵌合されるとともに当該凸部が当該凹部と接触することで当該ハウジングからの脱落が抑制される被嵌合部材と、
   前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧手段と、
   を備えることを特徴とする相対角度検出装置。
2. 前記弾性部材は、前記押圧手段により前記電線孔の孔方向に押圧されることで当該電線孔の孔径が小さくなるように弾性変形することを特徴とする請求項１に記載の相対角度検出装置。
3. 前記弾性部材および前記被嵌合部材の前記被挿入部は楔状であることを特徴とする請求項２に記載の相対角度検出装置。
4. 前記押圧手段は、前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧部材と、当該押圧部材を当該被嵌合部材に締結する締結部材と、を有することを特徴とする請求項３に記載の相対角度検出装置。
5. 互いに同軸的に配置された２つの回転軸の相対回転角度に応じた電気信号を出力するセンサと、
   前記センサを収納するとともに、内外を連通する連通孔と当該連通孔の表面から凹んだ凹部とが形成されたハウジングと、
   前記センサから出力される電気信号を前記ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、
   前記電線を通す電線孔が形成され、弾性変形可能な弾性部材と、
   前記弾性部材が挿入される被挿入部と、前記ハウジングの前記凹部に嵌り込む凸部とを有し、当該ハウジングの前記連通孔に嵌合されるとともに当該凸部が当該凹部と接触することで当該ハウジングからの脱落が抑制される被嵌合部材と、
   前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧手段と、
   を備えることを特徴とする電動パワーステアリング装置。
6. 内外を連通する連通孔が形成されたハウジング内に収納され、電気信号を出力するセンサからの電気信号を当該ハウジング外に配置される装置に伝送する電線と、
   前記電線を通す電線孔が形成され、弾性変形可能な弾性部材と、
   前記弾性部材が挿入される被挿入部と、前記ハウジングに形成された前記連通孔の表面から凹んだ凹部に嵌り込む凸部とを有し、当該ハウジングの当該連通孔に嵌合されるとともに当該凸部が当該凹部と接触することで当該ハウジングからの脱落が抑制される被嵌合部材と、
   前記被嵌合部材の前記被挿入部に挿入された前記弾性部材を押圧する押圧手段と、
   を備えることを特徴とする電線保持具。

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