JPH0943072A

JPH0943072A - 力学量センサ

Info

Publication number: JPH0943072A
Application number: JP7212591A
Authority: JP
Inventors: Akira Asaoka; 昭浅岡; Kiyoshi Takeuchi; 潔竹内; Akihiro Hanamura; 昭宏花村; Hiroyuki Kaneko; 洋之金子
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】良好なスペース効率と低コストかつ高計測精
度を得る。【解決手段】周方向に交互に磁極性を変えた第１の多
極着磁磁石２１が入力軸に、同じく周方向に交互に磁極
性を変えた第２の多極着磁磁石２２が出力軸にそれぞれ
取り付けられる。固定側に設置されたセンサユニット３
０は回路基板３３に支持したＭＲ基板３５を備え、第
１、第２の多極着磁磁石２１、２２間に形成される磁力
線の、トルク印加に伴う入出力軸の磁極相対位置のずれ
により発生する傾きを、ＭＲ基板上のＭＲパターン３８
で検出してトルクを検出する。また、一方の多極着磁磁
石の隣接する磁極間に形成される磁力線の傾きの変化
を、同じくＭＲ基板３５に形成したＭＲパターンで検出
して入力軸の回動角度も計測される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、力学量センサに関
し、とくに自動車の電動パワーステアリング等のトルク
センサや操舵角センサとして好適な力学量センサに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の力学量センサとしては、
例えば、特開昭６１−２３５２７０号公報に開示されて
いるようなものがある。これは、トーションバーにより
連結されたステアリングハンドル側（入力側）と操舵軸
側（出力側）とのねじりによる相対的な回動変位を検出
するために、入力側の軸にホール素子を設けるととも
に、これに軸線方向から対向するように出力側の軸にマ
グネットを設けて、両者の回転方向の遠近によって、相
対的な回動変位を信号出力として取り出すようになって
いる。

【０００３】また、特開平３−５３１３８号公報に開示
された他の例では、入出力軸の駆動側と負荷側との間
に、表面に磁気信号を記録した信号トラック部を有する
複数個の回転ドラムを取り付けるとともに、回転ドラム
の各々に対向した固定部に磁気抵抗素子を配置し、回転
ドラムの軸のねじれによる相対ずれを磁気抵抗素子の抵
抗変化として取り出すようになっている。さらにまた、
特開平３−８１６３２号公報には、ねじれに伴い変化す
る磁気抵抗を磁路の途中でホール素子により検出するも
のが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６１−２３５２７０号公報に開示された従来の力学量セ
ンサにあっては、入出力軸の相対的ねじれに対応したト
ルクは計測できるが、操舵に伴うステアリングの切れ角
を検出するには、別途舵角センサが必要である。このた
め、スペース効率が悪化し、またコスト高となる。さら
に、操舵に伴い回転する磁気センサからの電気信号を外
部に伝達するスリップリング、ロータリートランス等の
信号伝達手段が必要であり、装着スペースの増大および
コスト高を招くという問題があった。

【０００５】また、特開平３−５３１３８号公報に開示
された従来例においては、信号処理によりトルクと舵角
とを同時に計測できるが、しかし、極低速から高速まで
の転舵速度下において、微小な位相差を計測するのに複
雑な信号処理を施す必要が生じる。例えば、トルク入力
軸の回転速度にトルク入力軸とトルク出力軸との相対回
転角の時間差を乗じて位相角を求める手法では、操舵速
度０、すなわち、一定の舵角でステアリングを保持する
状態では、トルク入力軸の回転速度を求めるのは不可能
である。

【０００６】他の手法として、トルク入力軸とトルク出
力軸との回転信号を同期検波して、トルク入力軸および
トルク出力軸の相対位相差を求める手法があるが、この
場合には同期検波の整流回路にローパスフィルタを付加
することから、温度変化に伴う回路の安定性の低下があ
る。また、操舵速度０、すなわち、一定の舵角でステア
リングを保持する状態では、トルク入力軸の回転速度を
求めるのはこれまた不可能である。すなわち、この従来
例では、長いカーブ等の操舵が停止した状態においてト
ルクを検出することは不可能であり、敢えて行えばコス
ト高になるという問題があった。

【０００７】また、特開平３−８１６３２号公報に開示
された従来例では、入出力軸の相対的なねじれに対応し
たトルクを計測できるが、操舵に伴うステアリングの切
れ角を検出するには別途舵角センサが必要であるため、
スペース効率の悪化およびコスト高を招くという問題が
ある。また、磁気検出素子としてホール素子を使用して
いるため、検出部が極めて小さく、磁力線のむらによる
検出信号の変動、つまりリップルが残るという問題があ
る。これを防止するためには、ホール素子を多数配置し
て、平均化することが必要であるが、素子個数の増大に
よるコスト上昇は避けられない。

【０００８】さらに、ホール素子は半導体により製造さ
れるため、半導体固有の温度変化に対する０点および感
度の温度依存性が大きく、これを補償するには複雑な温
度補償回路が必要でこれまたコスト上昇の原因となる。
また、ホール素子は磁束密度の大きさを検出する素子で
あるから、磁石の磁束密度の温度依存性および経時変化
の影響を受けてしまう。しかも、磁石の磁束密度の温度
依存性は通常極めて大きいのが現状である。

【０００９】また、回転角度センサおよび直線変位セン
サとして考えるとき、１つのセンサで微小な角度、変位
を検出することと、広いダイナミックレンジを確保する
こととは、磁石の着磁ピッチを設定するうえで相反する
課題であり、解決困難であるといった問題がある。した
がって本発明は、上述のような従来の問題点に鑑み、ス
ペース効率良好で、しかも低コストかつ計測精度の高
い、しかも簡単に温度補償が行なえる力学量センサを提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このため請求項１記載の
本発明は、入力軸側に設置され、該入力軸の周方向に交
互に磁極性を変えた第１の多極着磁磁石と、出力軸側に
設置され、前記第１の多極着磁磁石に入力軸の軸方向に
所定の間隙をもって対向し、出力軸の周方向に交互に磁
極性を変えた第２の多極着磁磁石と、固定側に設置さ
れ、前記第１の多極着磁磁石と前記第２の多極着磁磁石
との間に形成される磁力線の、前記入力軸への力学量の
印加に伴う磁極相対位置のずれによる傾きを検出する角
度検出手段とを有するものとした。入力軸側と出力軸側
とをトーションバーで連結したときには、上記傾きから
力学量としてトルク量を求めることができる。

【００１１】請求項３記載の発明は、請求項１の構成に
加えて、さらに、固定側に設置され、第１の多極着磁磁
石または第２の多極着磁磁石における隣接する磁極間に
形成される磁力線の、入力軸の回動に伴う傾きの変化を
検出する第２の角度検出手段を有するものとした。請求
項４記載の発明は、請求項１の構成における第２の多極
着磁磁石を出力軸側のかわりに固定側に設置し、角度検
出手段が第１の多極着磁磁石と第２の多極着磁磁石との
間に形成される磁力線の、入力軸の回動に伴う傾きの変
化を検出するものとした。請求項５記載の発明は、請求
項４の構成に加えて、さらに、固定側に設置され、第１
の多極着磁磁石における隣接する磁極間に形成される磁
力線の、入力軸の回動に伴う傾きの変化を検出する第２
の角度検出手段を有し、第１の角度検出手段と第２の角
度検出手段の分解能を異ならせてあるものとした。

【００１２】請求項６記載の発明は、固定側に対して摺
動し直進変位する直動子に設置され、摺動軸方向に交互
に磁極性を変えた第１の多極着磁磁石と、固定側に設置
され、第１の多極着磁磁石に前記摺動軸と垂直の方向に
所定の間隙をもって対向し、摺動軸方向に交互に磁極性
を変えた第２の多極着磁磁石と、固定側に設置され、第
１の多極着磁磁石と第２の多極着磁磁石との間に形成さ
れる磁力線の、直動子の変位に伴う傾きの変化を検出す
る角度検出手段とを有するものとした。そして、請求項
７記載の発明は、請求項６の構成に加えて、さらに、固
定側に設置され、第１の多極着磁磁石における隣接する
磁極間に形成される磁力線の、直動子の変位に伴う傾き
の変化を検出する第２の角度検出手段とを有し、第１の
角度検出手段と第２の角度検出手段の分解能を異ならせ
てあるものとした。

【００１３】上記の第１の角度検出手段と第２の角度検
出手段は、共通の基板上に併設された磁気抵抗パターン
を備えるものとすることができる。また、第１の角度検
出手段の磁気抵抗パターンは、前記の磁極性が交互に並
べられる方向に沿う線に対して互いに反対方向に傾斜し
た第１および第２のパターンを備えるのが望ましい。ま
た、上記基板は、第１の多極着磁磁石および第２の多極
着磁磁石の外周にそって湾曲して配置させるのが好まし
い。

【００１４】

【作用】請求項１のものでは、入力軸に力学量が印加さ
れると、入力側と出力側の各多極着磁磁石間の磁極相対
位置が印加される力学量の大きさに応じてずれる。その
結果、これら第１の多極着磁磁石と第２の多極着磁磁石
の間に形成される磁力線は印加された力学量の大きさに
対応して入力軸（出力軸）の周方向に対する傾きを変え
る。この傾きが角度検出手段で検出されることにより、
印加された力学量が計測される。入力軸側と出力軸側と
をトーションバーで連結したときには、多極着磁磁石間
の磁極相対位置のずれ量は入力トルクに対応するものと
なるので、上記傾きから力学量としてトルク量が求めら
れる。

【００１５】請求項３のものでは、さらに、第１の多極
着磁磁石または第２の多極着磁磁石のいずれかにおい
て、隣接磁極間の磁力線が固定側に設置された第２の角
度検出手段を通過する傾きが入力軸の回動に伴って変化
するのが検出される。これにより、例えば入力軸にトル
クが印加されたときのトルクとその際の回転角度を検出
することができる。

【００１６】請求項４のものでは、第１の多極着磁磁石
が入力軸側で第２の多極着磁磁石が固定側に設置されて
いるので、各多極着磁磁石間の磁極相対位置が入力軸の
回動量に応じてずれる。その結果、これら第１の多極着
磁磁石と第２の多極着磁磁石の間に形成される磁力線は
印加された力学量の大きさに対応して入力軸の周方向に
対する傾きを変える。この傾きが角度検出手段で検出さ
れることにより、入力軸の回動量が計測される。請求項
５のものは、さらに、第１の多極着磁磁石において、隣
接磁極間の磁力線が固定側に設置された第２の角度検出
手段を通過する傾きが入力軸の回動に伴って変化するの
が検出される。そして、第１の角度検出手段と第２の角
度検出手段の分解能を異ならせてあるので、入力軸の回
動量（回転角度）が一方ではおおまかに、他方では分解
能高く検出される。

【００１７】請求項６のものは、直動子が摺動して直線
変位すると、直動子と固定側の各多極着磁磁石間の磁極
相対位置が変位量に応じてずれる。その結果、これら第
１の多極着磁磁石と第２の多極着磁磁石の間に形成され
る磁力線は変位量に対応して摺動軸方向に対する傾きを
変える。この傾きが角度検出手段で検出されることによ
り、上記の変位量が計測される。また、請求項７のもの
は、さらに、第１の多極着磁磁石において、隣接磁極間
の磁力線が固定側に設置された第２の角度検出手段を通
過する傾きが直動子の変位に伴って変化するのが検出さ
れる。そして、第１の角度検出手段と第２の角度検出手
段の分解能を異ならせてあるので、直動子の変位量が一
方ではおおまかに、他方では分解能高く検出される。

【００１８】上記の第１の角度検出手段と第２の角度検
出手段が、共通の基板上に併設された磁気抵抗パターン
を備えるものとしたときには、スペース効率が良好で、
独立のものを個別に設けるのに比較して低コストで作製
できる。またこの際、上記基板を第１の多極着磁磁石お
よび第２の多極着磁磁石の外周にそって湾曲して配置す
ることにより、基板が第１、第２の多極着磁磁石の外周
面に密着し、両者の間隙が一定に保てるから、磁力線と
磁気抵抗パターンとの相互関係が安定する。そして、第
１の角度検出手段の磁気抵抗パターンが、前記の磁極性
が交互に並べられる方向に沿う線に対して互いに反対方
向に傾斜した第１および第２のパターンを備えるときに
は、零点および感度の温度依存性が小さく、磁石の磁束
密度の温度依存性および経時変化の影響を受けない。

【００１９】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態につ
いて、実施例により詳細に説明する。図１は、本発明の
第１の実施例の構成を示す断面図である。本実施例は、
トーションバーによりステアリングハンドル側と操舵軸
側とが連結された自動車の電動パワーステアリングのス
テアリングギヤボックス部に適用され、トルクセンサと
舵角センサを一体に形成したものである。すなわち、入
力軸としてのステアリングハンドル側のシャフト１は中
空部を有し、トーションバー２の一端が挿入部４より中
空部に挿入されてピン３によりシャフト１に固定されて
いる。出力軸であるピニオン６はセレーション部５ａが
設けられたスリーブ５を有し、、トーションバー２の他
端がこのスリーブ５に、軸方向にがたなく滑らかに、ま
た回転方向にもがたなく固定されている。

【００２０】このため、シャフト１のトルク印加部７に
図中Ｂの向きにねじりトルクが印加されると、トーショ
ンバー２がねじれて、シャフト１とピニオン６との間に
相対的なねじれ角変位が生じる。なお、シャフト１とピ
ニオン６の間には、互いの軸心を一致させるとともに軸
方向の相対位置を精度よく確保するため、ブッシュ９が
介装されており、シャフト１とピニオン６とは滑らかに
相対変位が自由に行えるようになっている。また、過大
なトルク印加によるトーションバー２の破損を防止する
ために、シャフト１とピニオン６との相対角変位を所定
の値以下に規制するストッパ部８が形成されている。

【００２１】ピニオン６に伝達されたトルクは、ピニオ
ン歯部１６を介してラック１０に伝達される。これらシ
ャフト１とピニオン６は、ベアリング１１、１２、１３
により、がたなく滑らかに回転可能にハウジング１５に
支持されている。また、外部からの粉塵の進入を防止す
るためシャフト１とハウジング１５との間にはオイルシ
ール１４が配設されている。

【００２２】上述のようにトーションバー２により相対
的に回動変位可能に連結されたステアリングハンドル側
のシャフト１と操舵軸側のピニオン６との間に、第１の
多極着磁磁石２１および第２の多極着磁磁石２２および
センサユニット３０を備える非接触型のトルクセンサ部
と舵角センサ部が設けられている。

【００２３】まずトルクセンサ部について説明する。第
１の多極着磁磁石２１は、入力軸であるシャフト１に固
定された第１のマグネットホルダ２３に一体的に設けら
れている。この第１の多極着磁磁石２１は、例えば、サ
マリウムコバルトやフュライトよりなり、交互に磁極性
を変えてシャフト１の周方向に並べられている。ここで
は、外径５５ｍｍ、内径４５ｍｍ、周方向の磁極数１８
極、したがって各磁極間の角度が２０度とされている。
通常、ステアリングのトルクセンサ用としては、トーシ
ョンバー２のねじり角は左右とも１ＫｇｆＭのトルク印
加により５度程度とされる。

【００２４】第２の多極着磁磁石２２は、上記第１の多
極着磁磁石２１と同一材料、同一寸法で、ピニオン６に
固定された第２のマグネットホルダ２４に一体的に設け
られている。ここで、第１の多極着磁磁石２１と第２の
多極着磁磁石２２とは、トルク軸方向に例えば１ｍｍ程
度の間隔をおいて配置されている。第１の多極着磁磁石
２１と第２の多極着磁磁石２２とは、対向する磁極を互
いに異なる磁極となるように回転方向に位置調整したあ
と、シャフト１とトーションバー２にピン穴を穿設して
前述のピン３を圧入し、トーションバー２とシャフト１
とを固定して初期位置設定を行ってある。

【００２５】第１のマグネットホルダ２３と第２のマグ
ネットホルダ２４とは、互いに滑らかに摺動するように
接して配置されており、第１のマグネットホルダ２３は
シャフト１と一体に、第２のマグネットホルダ２４はピ
ニオン６と一体に回動する。シャフト１へのトルク印加
に伴う第１の多極着磁磁石２１と第２の多極着磁磁石２
２との磁極相対位置のずれにより、両磁石間に形成され
る磁力線の傾きが変化する。また、トーションバー２の
ねじりによる軸方向長さの変化はスリーブ５のセレーシ
ョン部５ａにおけるトーションバー２とピニオン６のす
べりにより吸収され、第１の多極着磁磁石２１と第２の
多極着磁磁石２２とのトルク軸方向の間隔変化が防止さ
れるようになっている。

【００２６】センサユニット３０は、Ｏリング３１ａを
介して、４箇所をボルト３２によりハウジング１５に固
定され、水密を確保した状態で設置されている。センサ
ユニット３０は、第１の多極着磁磁石２１と第２の多極
着磁磁石２２との間に形成される磁力線の傾きを測定し
てトルクを検出する。

【００２７】図２は、センサユニット３０の内部構造を
示す図であって、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面
図、（ｃ）は内部底面図である。樹脂よりなるセンサハ
ウジング３１内に回路基板３３が設けられ、これに周囲
４箇所に配設された弾性体よりなる基体３４を介して、
ＭＲ基板３５が支持されている。ＭＲ基板３５はガラス
等の材料からなり、この表面にニッケル、鉄等の材料か
らなる磁気抵抗（以下ＭＲと称する）パターン３８が蒸
着あるいはスパッタリング等の手法で形成されている。
ＭＲ基板３５からの電気信号は、半田部４０、４３によ
り固定されるフレキシブル基板を用いた配線部３９を経
て、回路基板３３に伝達される。

【００２８】回路基板３３には、オペアンプ、抵抗、コ
ンデンサ、温度補償用のサーミスタ等からなる回路部品
４１が配設されている。回路基板３３上で処理された信
号は、半田部３７、リード線３６、およびハーネス２７
を介して、図示しない外部のコントローラに伝達され
る。ハーネス２７のセンサハウジング３１通過部にはブ
ッシュ３１ｂが設けられ、センサハウジング３１からの
引き抜き強度と水密性が確保されている。また、センサ
ハウジング３１は、その周囲４箇所にボルト穴４４が穿
設されており、ハウジング１５にボルト３２により取り
付けられている。

【００２９】上記ＭＲパターン３８の詳細が、図３に示
される。ＭＲ基板３５の表面には、トーションバーの軸
に対して直角に設定した図中の矢印Ａの方向に対して、
第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５が互いに時計
回りおよび半時計回り４５度の向きにくし歯状に形成さ
れている。そして、第１のＭＲ線４４の端からはＧｎｄ
電位線４６が、第２のＭＲ線４５の端からはＶｃｃ電位
線４７が、また第１および第２のＭＲ線４４、４５が接
合される中央部からはトルク信号検出線４８がそれぞれ
半田部４０を介して配線部３９に接続されている。

【００３０】第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５
の矢印Ａ方向の長さは、第１の多極着磁磁石２１（およ
び第２の多極着磁磁石２２）の磁極間の距離λに等し
く、図中矢印Ａ方向に垂直な方向の幅ｄは例えば１．５
ｍｍとなっている。なお、厚みは数百オングストローム
である。第１の多極着磁磁石２１と第２の多極着磁磁石
２２の周面上に第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４
５を投影したとき、トーションバー２の軸線方向に対し
て、第１の多極着磁磁石２１と第２の多極着磁磁石２２
は、この第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５を挟
む配置とされている。

【００３１】次に、舵角センサ部について説明する。舵
角センサ部は、トルクセンサ部の要素の多くを併用して
構成される。図３に示すように、ＭＲ基板３５上のＭＲ
パターン３８には、第１の舵角検出部４９および第２の
舵角検出部５０が互いに第１の多極着磁磁石２１の前記
磁極間距離λの半分の距離λ／２をもって形成されてい
る。そして、第１の舵角検出部４９の端部からＧｎｄ電
位線６３、第２の舵角検出部５０の端部からＶｃｃ電位
線６４、そして中央からは舵角信号検出線６５が、それ
ぞれ半田部４０を介して配線部３９に電気的に接続され
ている。なお、Ｇｎｄ電位線６３はトルクセンサ部の第
１のＭＲ線４４のＧｎｄ電位線４６に接続している。

【００３２】第１の多極着磁磁石２１の周面上に第１の
ＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５と第１の舵角検出部
４９および第２の舵角検出部５０を投影したとき、第１
の多極着磁磁石２１は、トーションバー２の軸線方向に
対して、この第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５
と上記第１の舵角検出部４９および第２の舵角検出部５
０との間に挟まれる配置とされている。

【００３３】図４は、上記の第１、第２のＭＲ線４４、
４５、第１、第２の舵角検出部４９、５０をエレメント
として形成した回路構成であって、（ａ）はトルクセン
サ部の回路、（ｂ）は舵角センサ部の回路を示す。図４
の（ａ）に示すトルクセンサ部回路では、第１のＭＲ線
４４と第２のＭＲ線４５の接続点からのトルク信号検出
線４８の中央電圧をオペアンプ５６で増幅して、トルク
出力が得られる。なお、サーミスタ５７で帰還をかける
ことにより、第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５
の感度の温度依存性を補償するようになっている。

【００３４】図４の（ｂ）に示す舵角センサ部回路で
は、第１の舵角検出部４９および第２の舵角検出部５０
の中央の舵角信号検出線６５の中央電圧をオペアンプ６
６で増幅したあと、コンパレータ６８によりパルス波形
に整形して、舵角出力を得る。ここでも、オペアンプ６
６には第１の舵角検出部４９および第２の舵角検出部５
０の感度の温度依存性を補償するため、サーミスタ６７
による帰還がかけられている。

【００３５】次に作用を図５〜図８を参照して説明す
る。図５は、ＭＲ素子（磁気抵抗素子）の基本動作を示
すものである。ＭＲ基板上に薄膜状に蒸着されたニッケ
ル−鉄合金線のＭＲ線７１で形成されたＭＲパターンに
おいて、ＭＲ線７１に磁界の作用しないときは、その形
状で決定される所定の抵抗値Ｒ１を有する。このＭＲ線
７１に対して、図の（ａ）に示すように、種々の方向の
磁界をかけてパターンの両端子７２、７３間の抵抗を測
定する。すなわち、ＭＲ基板に平行に、かつＭＲ線７１
とのなす角度を順次変えて図中ＪからＰのように方向を
変化させて磁界を印加する。

【００３６】すると、ＭＲ線７１はパターンの長手方向
にそうＬ方向の磁界に対しては感度を持たず、磁界が作
用しないときと同じ抵抗値Ｒ１を有する。一方、パター
ンの長手方向に直角のＪおよびＰ方向の磁界に対して
は、ＭＲ線７１は最大感度を有し、このとき抵抗値はＲ
１に対して０．９７倍程度に減少する。また、パターン
の長手方向に対して斜めのＫおよびＭ方向の磁界に対し
ては、ＭＲ線７１は中間的値の抵抗値を有する。また、
ＭＲ基板に対して垂直方向からの磁界に対しては、ＭＲ
線７１は感度を有せず、抵抗値はＲ１である。

【００３７】これをグラフに表わすと図５の（ｂ）のよ
うになり、磁界入射角がＪおよびＰのときに、最大感度
（抵抗値が最も減じる）を有し、磁界入射角がＬのとき
に感度０となる略３角関数波状の滑らかなアナログ出力
が得られる。なお、一般にニッケル−鉄合金線は、印加
される磁界が極めて微小のとき、例えば１５０エルステ
ッド以下の領域においては、磁界の強度に応じて抵抗値
が変化するが、本実施例においては、磁界の強度は１５
０エルステッドに対して常に十分大きな値に設定され
る。これにより、飽和した領域で使用するので磁界の強
度には依存せず、磁界の向きにのみ感度を有する。

【００３８】次に図６、図７は、本実施例におけるトル
ク検出の原理を示す。図６の（ａ）はトルク０の状態、
図６の（ｂ）は図中Ｄの方向に最大のトルクが印加され
たときの状態、図７はＤと逆のＥの方向に最大のトルク
が印加されたときの状態を示している。ここでは、各
磁極からそれぞれ５本の磁力線が入出力するものとして
模式的に描いてある。まず、トルク０の状態において
は、図６の（ａ）に示されるように、Ｎ極からでた磁力
線は近いＳ極に引かれる性質により、第１の多極着磁磁
石２１の磁極Ｎ２から発する磁力線のうち隣接する磁極
に近い端部のＮ２ａは、第１の多極着磁磁石２１の隣の
磁極Ｓ１に通じる。同様に磁極Ｎ２の他方の端部から発
する磁力線Ｎ２ｅは、第１の多極着磁磁石２１の隣の磁
極Ｓ３に通じる。また、第１の多極着磁磁石２１の磁極
Ｎ２の中心部から発する磁力線Ｎ２ｂ、Ｎ２ｃ、Ｎ２ｄ
は、対向する第２の多極着磁磁石２２の磁極Ｓ２に通じ
る。

【００３９】以下同様に、各Ｎ磁極から発する５本の磁
力線のうち中心部の３本の磁力線は対向するＳ磁極へ、
端部の磁力線は隣接する磁極へ通じる。このとき、第１
のＭＲ線４４は、第１の多極着磁磁石２１と第２の多極
着磁磁石２２との距離の中点を示す線Ａに対して図中時
計回りに４５度傾いており、第２のＭＲ線４５は線Ａに
対して図中反時計回りに４５度傾いている。また、第１
のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５の線Ａ方向の長さ
は、第１の多極着磁磁石２１および第２の多極着磁磁石
２２のそれぞれの磁極の長さλと同じになっている。

【００４０】このため、トルクが印加されないで操舵が
行われると、第１の多極着磁磁石２１および第２の多極
着磁磁石２２の双方が線Ａにそっていずれかの方向に動
いたときに、第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５
に印加される磁力線は、常に３本であり、かつ磁力線の
方向は線Ａに垂直である。従って、第１のＭＲ線４４に
印加される磁力線の状態は図５の（ａ）に示したＭの方
向に磁力線が入射した状態となり、第２のＭＲ線４５に
印加される磁力線の状態は図５の（ａ）のＫの磁力線が
入射した状態となるから、第１のＭＲ線４４および第２
のＭＲ線４５の抵抗値は図５の（ｂ）に示したように中
間値となる。このため、その出力電圧は図８の（ａ）に
示すように、第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５
を差動構成とすれば、図８の（ｂ）のＶの大きさ、すな
わちＶｃｃ／２となる。

【００４１】つぎに図６の（ｂ）のようにＤの方向に最
大のトルクが印加された場合について説明する。操舵が
行われてＤのトルクが印加されると、第１の多極着磁磁
石２１および第２の多極着磁磁石２２の双方は同方向に
移動するが、トーションバー２がねじれるのでその移動
量Ｃ１、Ｃ２は互いに異なる。このとき、第１のＭＲ線
４４および第２のＭＲ線４５に印加される磁力線は常に
３本で、対向する磁極が逆極であれば吸引、同極であれ
ば反発する作用により磁力線の方向は線Ａに対し傾いた
状態となる。すなわち、第１の多極着磁磁石２１と第２
の多極着磁磁石２２との間に形成される磁力線は、トル
ク印加に伴う磁極相対位置のずれにより、入力軸（シャ
フト１）の周方向へ傾く。

【００４２】このとき、図中Ｄの方向に最大のトルクが
印加したときの磁力線の方向が線Ａに対して反時計回り
におおむね４５度傾くように、第１の多極着磁磁石２１
と第２の多極着磁磁石２２との磁極の相対位置を設定す
る。これにより、第１のＭＲ線４４の抵抗値は図５の
（ａ）に示したＰの方向に磁界が入射した状態となるの
で最も小さく、最大感度となる。また、第２のＭＲ線４
５の抵抗値は、図５のＬの方向に磁力線が入射した状態
となるので最も大きく、感度０となる。したがって、図
８の（ａ）の差動構成としたとき、その出力電圧は、図
８の（ｂ）のＵのように低電圧となる。

【００４３】図７のように、Ｅ方向に最大のトルクが印
加された場合についても、同様に、第１の多極着磁磁石
２１および第２の多極着磁磁石２２は互いに異なる移動
量Ｃ１、Ｃ２だけ同方向に移動する。そして、第１のＭ
Ｒ線４４および第２のＭＲ線４５を横切る磁力線は常に
３本で、磁力線の方向は線Ａに対して傾いた状態とな
る。このとき、磁力線の方向が線Ａに対して時計回りに
おおむね４５度傾くように、第１の多極着磁磁石２１と
第２の多極着磁磁石２２との磁極の相対位置を設定す
る。これにより、第１のＭＲ線４４の抵抗値は、図５の
（ａ）に示したＬの方向に磁界が入射した状態となるの
で最大となり、感度０となる。また、第２のＭＲ線４５
の抵抗値は、図５の（ａ）のＰの方向に磁力線が入射し
た状態となるので最小となり、最大感度となる。したが
って、その出力電圧は、図８（ａ）のような差動構成の
とき、図８の（ｂ）のＷのように高電圧となる。

【００４４】つぎに、図９は本実施例における舵角検出
の原理を示す。操舵に伴い、第１の多極着磁磁石２１は
回動し、その磁極は図中Ｇの方向へ移動する。これによ
り、第１の舵角検出部４９および第２の舵角検出部５０
に入射する磁力線の方向が変化する。以下に、操舵に伴
い、第１の多極着磁磁石２１がλ／４ずつ動いた状態を
連続的に示す。

【００４５】まず第１の多極着磁磁石２１の磁極が第１
の舵角検出部４９に整列しているときには、図９の
（ａ）に示すように、第１の舵角検出部４９には、図５
の（ａ）に示したＬの方向の磁力線が作用するので、感
度は０となる。また、第２の舵角検出部５０には、図５
の（ａ）のＪの方向の磁力線が作用するので最大感度と
なる。よって、その出力は、図８の（ａ）における第
１、第２のＭＲ線４４、４５のかわりに第１、第２の舵
角検出部４９、５０をおいて出力取り出しを差動構成と
すれば、同図の（ｂ）のＷの大きさの高電圧となる。

【００４６】上の状態からλ／４だけ相対変位すると、
図９の（ｂ）のように、第１の舵角検出部４９には、図
５の（ａ）に示したＫの方向の磁力線が作用するから、
感度は中間となる。また、第２の舵角検出部５０には、
図５の（ａ）のＭの方向の磁力線が作用するから、感度
は中間となる。よって、その出力は図８の（ｂ）のＶの
大きさ（Ｖｃｃ／２）の電圧となる。

【００４７】さらにＧ方向にλ／４移動すると、図９の
（ｃ）に示すように、第１の舵角検出部４９には、図５
の（ａ）に示したＪの方向の磁力線が作用するから、感
度最大となる。また、第２の舵角検出部５０には、図５
の（ａ）のＬと反対の方向の磁力線が作用するから、感
度は０となる。よって、その出力は差動構成により図８
の（ｂ）のＵの大きさの低電圧となる。このようにし
て、磁極間距離λを１周期とする連続的な周期信号を検
出し、検出信号が１周期のどの状態で検出されたのかを
定めることにより、シャフト１の舵角を検出することが
できる。

【００４８】以上のように、本実施例は、トルクセンサ
部と舵角センサ部をセンサユニットのＭＲ基板３５上に
一体に形成したので、スペース効率が良好で、別途舵角
センサを設ける必要がない。これにより、低コストで作
製でき、また、ノイズの混入、配線コストの上昇、トル
クセンサの大型化を防止することができる。さらに、操
舵速度０、すなわち一定の舵角でステアリングを保持す
る状態においても、トルクを計測することができるとい
う効果を有する。

【００４９】また、複雑な信号処理が不要であるととも
に、温度特性が安定しているので計測精度が高い。さら
にまた、従来のような操舵に伴い回転する磁気センサか
らの電気信号を外部に伝達するスリップリングやロータ
リートランス等の信号伝達手段が不要であるので、この
点からも装着スペースの増大およびコスト高を防止する
ことができる。

【００５０】また、磁気を感知する第１のＭＲ線４４お
よび第２のＭＲ線４５の矢印Ａ方向の長さを、いずれも
第１の多極着磁磁石２１および第２の多極着磁磁石２２
の磁極間の距離に等しいλとしているので、リップルが
防止される。すなわち、磁力線は相対する磁極間に通じ
るのみならず、隣接する磁極との境界近傍ではその隣接
する磁極へと通じるため、第１の多極着磁磁石２１およ
び第２の多極着磁磁石２２の全周に渡って見渡すと、磁
極の境界近傍において相対する磁極間に通じる磁力線が
欠落するため局所的なリップル現象が発生することにな
る。そこで第１のＭＲ線４４および第２のＭＲ線４５の
矢印Ａ方向の長さを第１の多極着磁磁石２１（および第
２の多極着磁磁石２２）の磁極間の距離に等しいλとす
れば、第１、第２の各ＭＲ線４４、４５に対する磁力線
欠落の数および量は、第１、第２の各多極着磁磁石２
１、２２の周方向の回転に対し常に一定に保たれる。し
かも、第１、第２のＭＲ線は単体でなく、多数配置して
くし歯状としているので平均化されることもあい俟って
リップルが有効に防止される。

【００５１】また、一組のＭＲ線を用いているので、零
点および感度の温度依存性も小さく、磁石の磁束密度の
温度依存性および経時変化の影響を受けないという効果
が得られる。なお、上述の説明では、第１のＭＲ線４４
および第２のＭＲ線４５の各長さを第１の多極着磁磁石
２１および第２の多極着磁磁石２２の磁極の長さλと同
じものとしたが、各ＭＲ線の長さを磁極の長さλの整数
倍のｎλとしても同様の効果が得られる。また、ＭＲ線
からの出力の取り出し方については、ハーフブリッジ構
成のものを示したが、これに限定されず、ＭＲ線を４つ
用いたフルブリッジとしてもよい。また、本実施例にあ
っては、センサがステアリングギヤボックス部に設けら
れたものを示したが、このほかステアリングコラム部あ
るいはハンドルユニット部に設けても良いことは言うま
でもない。

【００５２】つぎに、本発明の第２の実施例を示す。こ
の実施例は、多極着磁磁石の外周に密着してＭＲ基板を
配設するため、第１の実施例に対して、円環状の第１、
第２の多極着磁磁石２１、２２の外周に沿って湾曲ＭＲ
基板８１を配置したものである。図１０は、本実施例に
おけるセンサユニット８０の内部構造を示す横断面図で
ある。センサハウジング３１内に回路基板３３が設けら
れ、これに周囲４箇所に配設された弾性体よりなる基体
３４を介してＭＲ基板８１が支持されている。ＭＲ基板
８１はガラス等の材料からなり、この表面に、前実施例
におけるＭＲパターン３８と同様のＭＲパターンがニッ
ケル、鉄等の材料の蒸着あるいはスパッタリング等の手
法で形成されている。

【００５３】ＭＲ基板８１は、可撓性を備え、円環状の
第１、第２の多極着磁磁石２１、２２の外周面に押しつ
けられることによりその半径に準じて湾曲する。な
お、図では理解を容易にするため、ＭＲ基板８１を第
１、第２の多極着磁磁石２１、２２の外周面から離して
示してある。ＭＲ基板８１からの電気信号は、前実施例
のセンサユニット３０におけると同じく、回路基板３３
に伝達され、それからハーネス２７を介して、外部のコ
ントローラに伝達される。その他の構成は前記第１の実
施例と同じである。

【００５４】本実施例によれば、前記第１の実施例と同
様の効果を得ることができるとともに、さらに、ＭＲ基
板８１が第１、第２の多極着磁磁石２１、２２の外周面
に密着しているので、軸芯ぶれ等の不具合に対して強
く、両者の間隙が一定に保てるため、ＭＲ基板８１上の
ＭＲパターンと磁力線との相互関係が安定し、高精度の
計測を行うことができる。本実施例は、特に多極着磁磁
石の外周曲率が小さい小型の対象部位、例えばステアリ
ングコラム部に内蔵するトルクセンサとしてとくに優れ
た効果を発揮する。

【００５５】図１１は、本発明の第３の実施例を示す。
この実施例は、回転角度の測定において広いダイナミッ
クレンジを得られるようにしたものである。入力軸であ
るシャフト９１が、固定子９２を構成するハウジング９
３とキャップ９４とに各々設けられたベアリングメタル
９５および９６に支持されている。シャフト９１にはマ
グネットホルダ９７が固定されており、シャフト９１と
マグネットホルダ９７とで回転子９８を構成している。
マグネットホルダ９７には、周方向に交互に磁極性を変
えた第１の多極着磁磁石９９が配設されている。また、
ハウジング９３には、固定子９２の周方向に交互に磁極
性を変えた第２の多極着磁磁石１００が、第１の多極着
磁磁石９９に回転子９８の回転軸方向に所定の間隙をも
って対向するように配設されている。

【００５６】シャフト９１へのトルク印加による回転子
９８の回動に伴い、第１、第２の多極着磁磁石９９、１
００の対向磁極は相対的に位置ずれする。センサユニッ
ト３０が、ハウジング９３にＯリング３１ａを介してボ
ルト３２により固定され、上記磁極相対位置のずれによ
り発生する第１の多極着磁磁石９９と第２の多極着磁磁
石１００間の磁力線の傾きを計測して回転角度を検出す
るようになっている。センサユニット３０の出力は、ハ
ーネス２７により図示しないコントロールユニットに伝
達される。センサユニット３０は第１の実施例で説明し
たものと同じである。

【００５７】本実施例では、第１の実施例に用いられた
トーションバーがないので、第１のＭＲ線４４およびＭ
Ｒ線４５（図３参照）は、図１１中、Ｈ方向の回転トル
クがシャフト９１に加わったとき、印加トルクのかわり
に微小な回転角度を検出する。また、第１の舵角検出部
６１および第２の舵角検出部６２（図３参照）は、磁極
数に対応する大まかな回転角度を検出する。また、シャ
フト９１にリンク機構を接続することにより、直線的な
変位の検出にも用いることができる。したがって本実施
例によれば、一つのセンサで微小な回転角度を検出する
とともに、広いダイナミックレンジを確保することがで
きる。これにより、本実施例は、車両の車高センサあ
るいはスロットルセンサ等の、高分解能かつ広測定レン
ジを要求される用途に好適である。

【００５８】図１２には、本発明の第４の実施例を示
す。この実施例は、リニア変位の検出において同じく高
分解能で広いダイナミックレンジをもつようにしたもの
である。図の（ａ）は縦断面図、（ｂ）は横断面図であ
る。直線状のシャフト１１１の一端がハウジング１１４
の一方の壁に固定され、他端がハウジング１１４の他方
の壁に設けられたベアリングメタル１１３にまで延びて
いる。これらシャフト１１１とハウジング１１４とで固
定子１１５が構成される。

【００５９】入力子として、シャフト１１１に挿通され
て、シャフト１１１にそって摺動可能の直動子１１６が
設けられる。直動子１１６は、ハウジング１１４内に位
置する本体部１１６ａと、ハウジング１１４の外部へ延
びる円筒部１１６ｂを備える。円筒部１１６ｂは、その
内側にシャフト１１１を収容するとともに、外周がベア
リングメタル１１３に摺動可能に支持されて、外部へ突
出する。そして、直動子１１６の本体部１１６ａには、
シャフト１１１の軸と同方向、すなわち摺動軸方向に交
互に磁極性を変えて並べた第１の多極着磁磁石１１７が
設けられ、固定子のハウジング１１４には、同じく摺動
軸方向に交互に磁極性を変えた第２の多極着磁磁石１１
８が、第１の多極着磁磁石１１７との間に摺動軸に垂直
な方向に所定の間隙をもって対向して配設されている。

【００６０】シャフト１１１にそって、直動子１１６を
その円筒部１１６ｂが外方へ突出する方向に付勢するス
プリング１１９が設けられている。直動子１１６は、円
筒部１１６ｂに矢印Ｑ方向の押圧力の作用を受けると、
スプリング１１９に抗して、ハウジング１１４内をがた
無く滑らかに直線変位する。この変位によって、第１
の多極着磁磁石１１７と第２の多極着磁磁石１１８との
間に形成される磁力線は、磁極相対位置のずれにより摺
動軸に対して傾く。

【００６１】ハウジング１１４には、図示省略のボルト
によってセンサユニット３０が取り付けられている。セ
ンサユニット３０は、先の図３に示したものと同じで、
上記磁力線の傾きを計測して直動子１１６の直線変位量
を検出する。センサユニット３０の出力は、ハーネス１
２２により図示しないコントロールユニットへと送られ
る。

【００６２】本実施例においては、図１２の（ａ）に示
したＱ方向に変位が加えられると、第１のＭＲ線４４お
よび第２のＭＲ線４５（図３参照）は、微小な直線変位
位置を検出し、第１の舵角検出部４９および第２の舵角
検出部５０（図３参照）が大まかな直線変位を検出す
る。したがって、本実施例によれば、一つのセンサで、
微小な変位を検出するとともに、広いダイナミックレン
ジを確保することができる。また、非接触であるので耐
久性の要求される部位において、高分解能かつ広測定レ
ンジを要求される用途に優れた効果を発揮する。

【００６３】なお、上述した各実施例では、回路基板３
３がセンサハウジング３１内に設けられているが、ＭＲ
素子はその抵抗値が数キロオームと低いため、これを支
持する回路基板はセンサハウジング内部でなく、図示し
ない車室内に配置されるコントロールユニット内に配置
することもできる。これにより、ノイズの影響の低減
と、耐熱性の面で一層有利となる。

【００６４】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、入力軸側と出
力軸側とにそれぞれ周方向に交互に磁極性を変えた第
１、第２の多極着磁磁石を軸方向に所定の間隙をもって
対向させ、固定側に設置した角度検出手段で多極着磁磁
石相互間に形成される磁力線の磁極相対位置のずれによ
る傾きを検出するものとしたので、入力軸側と出力軸側
の相対関係の変化速度がなくても力学量を計測すること
ができるという効果を有する。そして、スリップリン
グやロータリートランス等の信号伝達手段が不要である
ので、装着スペースの増大およびコスト高を防止するこ
とができる。そしてとくに、入力軸側と出力軸側とをト
ーションバーで連結したときには、磁極相対位置のずれ
量が入力トルクに対応するものとなるので、トルク量を
求めるのに好適で、自動車の電動パワーステアリング部
におけるトルクセンサ等に有用である。

【００６５】またさらに、第１または第２の多極着磁磁
石における隣接する磁極間に形成される磁力線の入力軸
の回動に伴う傾きの変化を検出する第２の角度検出手段
を設けることにより、トルクとともにその際の回転角度
を検出することができる。これにより、例えばトルクセ
ンサと舵角センサとを一体に形成することができる。

【００６６】また、第２の多極着磁磁石を出力軸側でな
く固定側に設置することにより、トルクのかわりに入力
軸の回動量を計測することができる。そしてさらに第２
の角度検出手段を設けるとともに、第１の角度検出手段
と第２の角度検出手段の分解能を異ならせることによ
り、入力軸の回動量が一方では分解能高く検出されると
ともに、他方で測定レンジが拡大される。

【００６７】さらに、回動する入力軸のかわりに摺動し
て直線変位する直動子を用い、その摺動軸方向に交互に
磁極性を変えた第１の多極着磁磁石を設け、固定側の第
２の多極着磁磁石をこれと所定の間隙をもって対向する
よう配置することにより、簡単でコンパクトな構成によ
り直動子の直線変位量が計測される。

【００６８】とくに、第１の角度検出手段と第２の角度
検出手段が、共通の基板上に併設された磁気抵抗パター
ンを備えるものとすることにより、スペース効率が良好
で、かつ低コストで作製できる。またこの際、周方向に
設けた第１の多極着磁磁石および第２の多極着磁磁石の
場合は、基板をこれらの外周にそって湾曲して配置する
ことにより、基板が第１、第２の多極着磁磁石の外周面
に密着し、両者の間隙が一定に保てるから、磁力線と磁
気抵抗パターンとの相互関係が安定し、高い測定精度が
得られるという効果がある。

【００６９】また、第１の角度検出手段の磁気抵抗パタ
ーンが、前記の磁極性が交互に並べられる方向に沿う線
に対して互いに反対方向に傾斜した第１および第２のパ
ターンで形成することにより、零点および感度の温度依
存性が小さく、磁石の磁束密度の温度依存性および経時
変化の影響を受けない。したがって、複雑な信号処理が
不要であるとともに、温度特性が安定しているので一層
計測精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示す図である。

【図２】第１の実施例のセンサユニットの内部構造を示
す図である。

【図３】ＭＲ線の磁気抵抗パターンの詳細を示す図であ
る。

【図４】ＭＲ線をエレメントとして形成される回路構成
を示す図である。

【図５】磁気抵抗素子の基本動作を示す説明図である。

【図６】トルク検出の原理示す説明図である。

【図７】トルク検出の原理示す説明図である。

【図８】ＭＲ線の差動構成による出力電圧を示す図であ
る。

【図９】舵角検出の原理を示す説明図である。

【図１０】本発明の第２の実施例におけるセンサユニッ
トの内部構造を示す図である。

【図１１】第３の実施例の構成を示す図である。

【図１２】第４の実施例の構成を示す図である。

【符号の説明】

１シャフト２トーションバー３ピン５スリーブ６ピニオン７トルク印加部９ブッシュ１０ラック１１、１２、１３ベアリング１４オイルシール１５ハウジング１６ピニオン歯部２１第１の多極着磁磁石２２第２の多極着磁磁石２３第１のマグネットホルダ２４第２のマグネットホルダ２７ハーネス３０、８０センサユニット３１センサハウジング３１ａＯリング３１ｂブッシュ３３回路基板３４基体３５、８１ＭＲ基板３６リード線３５、３７、４０、４３半田部３８ＭＲパターン３９配線部４１回路部品４４第１のＭＲ線４５第２のＭＲ線４６、６３Ｇｎｄ電位線４７、６４Ｖｃｃ電位線４８トルク信号検出線４９第１の舵角検出部５０第２の舵角検出部５６、６６オペアンプ５７、６７サーミスタ６５舵角信号検出線６８コンパレータ７１ＭＲ線９１シャフト９２固定子９３ハウジング９４キャップ９５、９６ベアリングメタル９７マグネットホルダ９８回転子９９第１の多極着磁磁石１００第２の多極着磁磁石

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子洋之神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力軸側に設置され、該入力軸の周方向
に交互に磁極性を変えた第１の多極着磁磁石と、出力軸
側に設置され、前記第１の多極着磁磁石に入力軸の軸方
向に所定の間隙をもって対向し、出力軸の周方向に交互
に磁極性を変えた第２の多極着磁磁石と、固定側に設置
され、前記第１の多極着磁磁石と前記第２の多極着磁磁
石との間に形成される磁力線の、前記入力軸への力学量
の印加に伴う磁極相対位置のずれによる傾きを検出する
角度検出手段とを有することを特徴とする力学量セン
サ。
【請求項２】前記入力軸側と出力軸側とはトーション
バーで連結され、前記力学量がトルクであることを特徴
とする請求項１記載の力学量センサ。
【請求項３】入力軸側に設置され、入力軸の周方向に
交互に磁極性を変えた第１の多極着磁磁石と、前記入力
軸側にトーションバーで連結された出力軸側に設置さ
れ、前記第１の多極着磁磁石に入力軸の軸方向に所定の
間隙をもって対向し、出力軸の周方向に交互に磁極性を
変えた第２の多極着磁磁石と、固定側に設置され、前記
第１の多極着磁磁石と前記第２の多極着磁磁石との間に
形成される磁力線の、前記入力軸へのトルクの印加に伴
う磁極相対位置のずれによる傾きを検出する第１の角度
検出手段と、固定側に設置され、前記第１の多極着磁磁
石または第２の多極着磁磁石における隣接する磁極間に
形成される磁力線の、前記入力軸の回動に伴う傾きの変
化を検出する第２の角度検出手段を有することを特徴と
する力学量センサ。
【請求項４】入力軸側に設置され、入力軸の周方向に
交互に磁極性を変えた第１の多極着磁磁石と、固定側に
設置され、前記第１の多極着磁磁石に前記入力軸の軸方
向に所定の間隙をもって対向し、周方向に交互に磁極性
を変えた第２の多極着磁磁石と、固定側に設置され、前
記第１の多極着磁磁石と第２の多極着磁磁石との間に形
成される磁力線の、前記入力軸の回動に伴う傾きの変化
を検出する角度検出手段とを有することを特徴とする力
学量センサ。
【請求項５】入力軸側に設置され、入力軸の周方向に
交互に磁極性を変えた第１の多極着磁磁石と、固定側に
設置され、前記第１の多極着磁磁石に前記入力軸の軸方
向に所定の間隙をもって対向し、周方向に交互に磁極性
を変えた第２の多極着磁磁石と、固定側に設置され、前
記第１の多極着磁磁石と第２の多極着磁磁石との間に形
成される磁力線の、前記入力軸の回動に伴う傾きの変化
を検出する第１の角度検出手段と、固定側に設置され、
前記第１の多極着磁磁石における隣接する磁極間に形成
される磁力線の、前記入力軸の回動に伴う傾きの変化を
検出する第２の角度検出手段とを有し、前記第１の角度
検出手段と第２の角度検出手段の分解能を異ならせてあ
ることを特徴とする力学量センサ。
【請求項６】固定側に対して摺動し直進変位する直動
子に設置され、摺動軸方向に交互に磁極性を変えた第１
の多極着磁磁石と、固定側に設置され、前記第１の多極
着磁磁石に前記摺動軸と垂直の方向に所定の間隙をもっ
て対向し、摺動軸方向に交互に磁極性を変えた第２の多
極着磁磁石と、固定側に設置され、前記第１の多極着磁
磁石と第２の多極着磁磁石との間に形成される磁力線
の、前記直動子の変位に伴う傾きの変化を検出する角度
検出手段とを有することを特徴とする力学量センサ。
【請求項７】固定側に対して摺動し直進変位する直動
子に設置され、摺動軸方向に交互に磁極性を変えた第１
の多極着磁磁石と、固定側に設置され、前記第１の多極
着磁磁石に前記摺動軸と垂直の方向に所定の間隙をもっ
て対向し、摺動軸方向に交互に磁極性を変えた第２の多
極着磁磁石と、固定側に設置され、前記第１の多極着磁
磁石と第２の多極着磁磁石との間に形成される磁力線
の、前記直動子の変位に伴う傾きの変化を検出する第１
の角度検出手段と、固定側に設置され、前記第１の多極
着磁磁石における隣接する磁極間に形成される磁力線
の、前記直動子の変位に伴う傾きの変化を検出する第２
の角度検出手段とを有し、前記第１の角度検出手段と第
２の角度検出手段の分解能を異ならせてあることを特徴
とする力学量センサ。
【請求項８】第１の角度検出手段と第２の角度検出手
段は、共通の基板上に併設された磁気抵抗パターンを備
えるものであることを特徴とする請求項３、５または７
記載の力学量センサ。
【請求項９】第１の角度検出手段と第２の角度検出手
段は、共通の基板上に併設された磁気抵抗パターンを備
え、前記基板は、前記第１の多極着磁磁石および第２の
多極着磁磁石の外周にそって湾曲して配置されているこ
とを特徴とする請求項３または５記載の力学量センサ。
【請求項１０】前記第１の角度検出手段の磁気抵抗パ
ターンは、前記磁極性が交互に並べられる方向に沿う線
に対して互いに反対方向に傾斜した第１および第２のパ
ターンを備えることを特徴とする請求項８または９記載
の力学量センサ。