JP2002098522A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 絶対操舵角を検出する回転体の周囲に占める
設置空間を小さくする。 【解決手段】 ステアリングシャフトＳに外嵌するエン
コーダ１５の回転軸部１２にギヤ部１２ａを設け、この
ギヤ部１２ａによってギヤ体１６を回転板１３の１回転
に対して１．７５回転させる。ギヤ体１６に永久磁石１
７を固定し、その磁束を磁気センサ２０で検出すること
で、ギヤ体１６の１回転を１周期とする正弦波状の電圧
信号を発生させる。そして、ステアリングシャフトＳの
絶対操舵角に応じてエンコーダ１５が出力するコード信
号のコード値と、同じく磁気センサ２０が出力する電圧
信号の電圧値との組み合わせデータから、マイクロコン
ピュータがデータテーブルを用いて絶対操舵角を検出す
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、例えば車両におい
てステアリングホイールの絶対操舵角を検出する回転角
度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の回転角度検出装置とし
て、多回転するステアリングホイールの絶対操舵角（例
えば右操舵で７２０°）を検出するためインクレメンタ
ル信号形エンコーダを使用するものがある。インクレメ
ンタル信号形エンコーダは、図７に示すように、ステア
リングシャフトＳに嵌合される回転板４０と、この回転
板４０に形成された図示しないスリット列を検出する光
センサアレイ４１とを備えている。エンコーダは、ステ
アリングホイールの操舵によって回転板４０が回転する
ときにスリット列のスリットを順次検出し、検出したス
リットの数に対応したパルス信号を出力する。また、絶
対操舵角が「０」のときに検出する基準スリットから原
点信号を出力する。そして、電子制御装置が原点信号を
入力するときからステアリングホイールの操舵量に応じ
て順次入力するパルス信号のパルス数をカウントするこ
とで、そのときのステアリングホイールの絶対操舵角を
検出する。

【０００３】ところがインクレメンタル信号型エンコー
ダを使用してステアリングホイールの絶対操舵角を検出
する場合、車両のイグニッションスイッチがオフされて
電子制御装置に通電されなくなると、それまでに演算さ
れていた絶対操舵角が失われてしまう。このため、再び
イグニッションスイッチがオンされ電子制御装置に通電
されたときにエンコーダを原点復帰させなければなら
ず、そのときの操舵角を即座に検出することができなく
なる。従って、インクレメンタル信号形エンコーダを使
用して絶対操舵角を検出しようとする場合には、イグニ
ッションスイッチがオフされている間にも電子制御装置
に通電して、それまでに演算した絶対操舵角を保持して
いる。しかしながら、イグニッションスイッチがオフさ
れている間にも電子制御装置に通電する必要があるた
め、電力消費が大きくなるという欠点がある。

【０００４】そこで、そのときの絶対操舵角を即座に検
出することができ、電子制御装置がパルス信号をカウン
トする必要がないアブソリュート信号形エンコーダを使
用して絶対操舵角を検出することが考えられる。アブソ
リュート信号形エンコーダを使用して、多回転するステ
アリングホイールの絶対操舵角を検出するには、例え
ば、図８に示すように、ステアリングシャフトＳに嵌合
された第１エンコーダ５０と、この第１エンコーダ５０
に作動連結した第２エンコーダ５１とを使用する。これ
は、ステアリングシャフトＳの全操舵範囲に対して１回
転するように作動連結した１つのエンコーダによって絶
対操舵角を検出しようとすると、分解能が低下してしま
うからである。

【０００５】第１エンコーダ５０は、その回転板５２が
ステアリングシャフトＳに外嵌され、ステアリングシャ
フトＳの１回転を検出範囲としてその絶対回転角を検出
する。一方、第２エンコーダ５１は、例えば、回転板５
２に設けたギヤ部５３に対して入力軸５４に固定したギ
ヤ５５が歯合され、回転板５２の２回転で入力軸５４が
１回転する。そして、第２エンコーダ５１は、ステアリ
ングシャフトＳの２回転を検出範囲としてその絶対回転
角を検出する。従って、第１エンコーダ５０が高い分解
能で検出するステアリングホイールの１回転での絶対操
舵角と、それよりも低い分解能で第２エンコーダ５１が
検出する全操舵範囲での絶対操舵角とから、全操舵範囲
でのステアリングホイールの絶対操舵角が高い分解能で
検出される。

【０００６】このように、アブソリュート信号形の２つ
のエンコーダ５０，５１を使用すれば、イグニッション
スイッチがオフされている間に電子制御装置に通電する
必要がなく、電力消費が大きくならない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、２つの
エンコーダ５０，５１で絶対操舵角を検出する場合、第
２エンコーダ５１の入力軸５４をステアリングシャフト
Ｓの２分の１に減速する必要があるため、減速のための
入力軸５４に固定するギヤ５５がステアリングシャフト
Ｓに比較して大きくなる。このため、回転角度検出装置
がステアリングシャフトＳの周囲に占める空間が大きく
なり、車両への組み付けが困難となる。これは、ステア
リングシャフトＳの回転数が多くなるほどより顕著とな
る。

【０００８】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであって、その目的は、回転体の絶対回転角を
検出する必要がないときに検出値を保持しておく必要が
なく、しかも、回転体の周囲に占める設置空間を小さく
することができる回転角度検出装置を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、絶対回転角が検出される
回転体によって回転される第１被検出体を備え、該第１
被検出体の１回転を１周期として変化する第１検出信号
を出力する第１回転角検出手段と、前記第１被検出体ま
たは前記回転体によって該第１被検出体よりも多い回転
数で回転される第２被検出体を備え、該第２被検出体の
１回転を１周期として変化する第２検出信号を出力する
第２回転角検出手段と、前記第１検出信号及び第２検出
信号とから、多回転する前記回転体の絶対回転角を検出
する絶対角検出手段とを備えたことを要旨とする。な
お、第１被検出体は、単体のみならず、回転体に一体に
設けたものをも含む。

【００１０】このような構成によれば、回転体によって
回転される第１被検出体の１回転を１周期として変化す
る第１検出信号と、第１被検出体が１回転までしないう
ちに１回転する第２被検出体の１回転を１周期として変
化する第２検出信号との組み合わせから、多回転する回
転体の絶対回転角が直接検出される。従って、第２被検
出体が第１被検出体よりも小径となる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第１回転角検出手段は、前記回転
体に外嵌されて該回転体の回転中心軸を中心とする周上
に複数の被検出部が形成された回転板を前記第１入力部
として備え、前記回転体の絶対回転位置に応じて前記被
検出部を検出して該絶対回転位置に応じたコード信号を
前記第１検出信号として生成する検出部を備えたアブソ
リュート信号形エンコーダであることを要旨とする。

【００１２】このような構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加えて、１回転における回転体の絶対回
転位置の検出値がコード信号で出力される。従って、第
１検出信号をＡ／Ｄ変換することなくそのままコンピュ
ータに入力して処理することができる。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明において、前記第２回転角検出手段は、前記第２
検出信号をアナログ信号で出力するアナログ信号形回転
角センサであることを要旨とする。

【００１４】このような構成によれば、請求項２に記載
の発明の作用に加えて、アナログ信号形回転角センサ
は、デジタル信号形回転センサに比較して体格がより小
さくなる。従って、回転角度検出装置が、回転体の周囲
に占める設置空間がより一層小さくなる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の発明において、前記アナログ信号形回転角センサは、
前記第２入力部に固定された永久磁石と、該第２入力部
の絶対回転角に対応した前記永久磁石の磁束変化に基づ
いて正弦波状に変化するアナログ信号を出力する磁気抵
抗素子とを備えていることを要旨とする。

【００１６】このような構成によれば、請求項３に記載
の発明の作用に加えて、回転体の１回転当たりの絶対回
転角に対応したコード信号と、正弦波状に変化するアナ
ログ信号とから、複数回転する検出範囲での回転体の絶
対回転角が検出される。

【００１７】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の発明において、前記第２回転角検出手段は、正弦波状
に変化する角度信号を前記第２検出信号として出力し、
前記絶対角検出手段は、多回転する前記回転体の絶対回
転角の検出範囲に、前記第１検出信号値と第２検出信号
値との組み合わせが同一となる絶対回転角が存在すると
きには、そのときの第１検出信号値の変化状態と第２検
出信号値の変化状態との関係に基づいて絶対操舵角を特
定することを要旨とする。

【００１８】このような構成によれば、請求項１に記載
の発明の作用に加えて、第１検出信号値と第２検出信号
値との組み合わせが同一となる絶対回転角が検出範囲に
存在しても、第１検出信号値の変化状態と第２検出信号
値の変化状態との関係が異なる場合には絶対回転角を特
定することができる。即ち、第１検出信号値が増大して
その信号値となったときには、第２検出信号値が増大し
て対応する信号値となったか、あるいは、減少して対応
する信号値となったかにより、両信号値の組み合わせが
同一である絶対操舵角を判別できる。また、第１検出信
号値が減少してその信号値となったときには、第２検出
信号値が増大して対応する信号値となったか、あるい
は、減少して対応する信号値となったかにより、両信号
値の組み合わせが同一である絶対操舵角を判別できる。
従って、第２検出信号として正弦波状に変化する信号を
出力する第２回転角検出手段を用いて絶対回転角度を検
出することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両においてステ
アリングホイールの絶対操舵角を検出する操舵角検出装
置に具体化した一実施形態を図１〜図４に従って説明す
る。

【００２０】図１（ａ），（ｂ）に示すように、回転角
度検出装置としての操舵角検出装置１０は、回転体とし
てのステアリングシャフトＳに装着されている。操舵角
検出装置１０は、ステアリングシャフトＳの周囲の構造
体に固定されたハウジング１１を備え、このハウジング
１１には回転軸部１２が回転可能に支持されている。回
転軸部１２はステアリングシャフトＳに外嵌した状態で
固定され、ステアリングシャフトＳと共に回動する。

【００２１】ハウジング１１内には、回転軸部１２の外
周面に支持され回転軸部１２と共に回動する第１被検出
体としての回転板１３が収容されている。回転板１３に
は、その中心軸を中心とする複数の円周上に、回転板１
３の絶対回転角を検出するためのアブソリュート形の信
号コード、例えば、純２進コードやグレーコードを生成
するための被検出部としての複数の環状スリット列１３
ａがそれぞれ形成されている。

【００２２】また、ハウジング１１内には、前記回転板
１３の各環状スリット列１３ａからコード信号を生成す
るための検出部としての光センサアレイ１４が設けられ
ている。光センサアレイ１４の各光センサ１４ａは公知
のものであって、例えばＬＥＤとフォトダイオードとか
らなる。そして、回転軸部１２、回転板１３及び光セン
サアレイ１４によって第１回転角検出手段としてのアブ
ソリュート信号形エンコーダ１５が構成されている。な
お、回転軸部１２の外周部には、ステアリングシャフト
Ｓが回転軸となるギヤ部１２ａが形成されている。

【００２３】また、ハウジング１１内には、第２被検出
体としてのギヤ体１６が回転可能に支持されている。ギ
ヤ体１６は、前記回転軸部１２のギヤ部１２ａに歯合さ
れている。ギヤ体１６は、回転軸部１２の１回転当たり
１．７５回転する歯数比で形成されている。

【００２４】ギヤ体１６の中心部には、永久磁石１７が
固定されている。この永久磁石１７は、ギヤ体１６にお
いて所定の径方向に磁束を発生させるように設けられて
いる。従って、ギヤ体１６が１回転すると、永久磁石１
７が発生する磁束の方向も３６０°回転する。

【００２５】ハウジング１１内には、ギヤ体１６に面す
る位置に回路基板１８が固定されている。回路基板１８
上には、永久磁石１７に面する位置に磁気抵抗素子１９
が設けられている。磁気抵抗素子１９は差動出力形であ
って、永久磁石１７が発生する磁束を検出してギヤ体１
６の回転角に応じた大きさの電圧信号を出力する。ま
た、回路基板１８上には、磁気抵抗素子１９が出力する
電圧信号を増幅するための図示しない増幅器等が形成さ
れている。磁気抵抗素子１９及び増幅器等により第２回
転角検出手段及びアナログ信号形回転角センサとしての
磁気センサ２０が形成されている。

【００２６】また、ハウジング１１内には、回路基板２
１が設けられている。この回路基板２１上には、絶対角
検出手段としてのマイクロコンピュータ（以下、コンピ
ュータという）２２が設けられている。

【００２７】次に、操舵角検出装置１０の電気的構成に
ついて説明する。エンコーダ１５は、図３に示すよう
に、ステアリングホイールが直進状態から右操舵されて
いくときに、絶対操舵角「０°」から「３６０°」まで
の操舵角範囲と、絶対操舵角「３６０°」から「７２０
°」までの操舵角範囲とで、値の大きさが「Ｃ０」から
「Ｃmax 」まで単調に増大するコード信号ＳＣを出力す
る。同様に、エンコーダ１５は、ステアリングホイール
が直進状態から左操舵されていくときに、絶対操舵角
「０°」から「−３６０°」までの操舵角範囲と、「−
３６０°」から「−７２０°」までの操舵角範囲とで、
値の大きさが「Ｃmax 」から「Ｃ０」まで単調に減少す
るコード信号ＳＣを出力する。

【００２８】磁気センサ２０は、ステアリングホイール
が直進状態から右操舵されていくときに、絶対操舵角
「０°」から「２０５．６°（＝３６０°／１．７
５）」までの操舵角範囲で１周期となる正弦波状に変化
する電圧信号ＳＶ、即ち、絶対操舵角「０°」から「３
６０°」の操舵角範囲で１．７５周期となる電圧信号Ｓ
Ｖを出力する。同様に、磁気センサ２０は、ステアリン
グホイールが直進状態から左操舵されていくときに、絶
対操舵角「０°」から「−２０５．６°」までの操舵角
範囲で１周期となる正弦波状に変化する電圧信号ＳＶ、
即ち、絶対操舵角「０°」から「−３６０°」の操舵角
範囲で１．７５周期となる電圧信号ＳＶを出力する。本
実施形態では、コード信号ＳＣが第１検出信号であり、
電圧信号ＳＶが第２検出信号である。

【００２９】図２に示すように、コンピュータ２２の入
力側には、光センサアレイ１４の各光センサ１４ａが直
接接続されている。また、同入力側には、磁気センサ２
０がＡ／Ｄ変換器２３を介して接続されている。コンピ
ュータ２２は、光センサアレイ１４が出力するコード信
号と、磁気センサ２０がＡ／Ｄ変換器２３を介して出力
する電圧値とを随時読み込む。

【００３０】コンピュータ２２は、車両のイグニッショ
ンスイッチがオンされているときのみ通電され、通電さ
れているときにはＣＰＵ２４がＲＯＭ２５に記憶されて
いる制御プログラムを実行する。制御プログラムの実行
によってＣＰＵ２４は、エンコーダ１５が出力するコー
ド信号ＳＣのコード値と、磁気センサ２０がＡ／Ｄ変換
器２３を介して出力する電圧信号ＳＶの電圧値とを随時
入力する。そして、ＣＰＵ２４は、このコード値及び電
圧値とから、回転軸部１２の絶対回転角、即ちステアリ
ングシャフトＳの絶対操舵角を随時検出する。本実施形
態では、ステアリングホイールを絶対操舵角「０°」の
直進状態から２回転まで右操舵した絶対操舵角「７２０
°」までの操舵範囲と、同じく直進状態から２回転まで
左操舵した絶対操舵角「−７２０°」までの操舵範囲と
における絶対操舵角を検出するようにしている。但し、
右操舵時には絶対操舵角「７２０°」を含まず、左操舵
時には絶対操舵角「−７２０°」を含まない。これは、
絶対操舵角「−７２０°」と「７２０°」とを判別でき
るようにしていないためである。なお、本明細書では、
説明の便宜上、右操舵時の絶対操舵角を正の値とし、左
操舵時の絶対操舵角を負の値として表記する。

【００３１】ＣＰＵ２４は、ＲＯＭ２５に記憶されてい
るデータテーブルを用いて絶対操舵角を検出する。デー
タテーブルは、図４に示すように、上記絶対操舵角の検
出範囲内において、エンコーダ１５が検出するコード値
と、そのコード値が出力されるときに磁気センサ２０が
出力する電圧値とを組み合せるとともに、この両データ
の組み合わせに絶対操舵角を対応させたものである。従
って、ＣＰＵ２４は、エンコーダ１５の分解能で絶対操
舵角を検出する。なお、図４のデータテーブルには、一
部のコード値及び電圧値と絶対操舵角との組み合わせデ
ータのみを示している。

【００３２】また、データテーブルには、図４に示して
いる複数の特定のコード値Ｃ１〜Ｃ１３についてのみ、
コード値が増大または減少してそのコード値となるとき
の電圧値の変化状態が記憶されている。詳述すると、ス
テアリングホイールの操舵に伴ないコード値が増大して
特定のコード値Ｃ１〜Ｃ１３となるときに、電圧値が増
大して対応する電圧値となるか、または、減少して対応
する電圧値となるかが記憶されている。同様に、コード
値が減少して特定のコード値Ｃ１〜Ｃ１３となるとき
に、電圧値が減少して対応する電圧値となるか、また
は、増大して対応する電圧値となるかが記憶されてい
る。この理由は以下の通りである。

【００３３】図３に示すように、エンコーダ１５が出力
するコード値は、相対操舵角３６０°の周期で単調に増
大する変化を繰り返し、一方、磁気センサ２０が出力す
る電圧値は、相対操舵角２０５．６°の周期で正弦波状
に変化する。このため、絶対操舵角の値が異なるにも拘
らず、コード値と電圧値との組み合わせが一致する２点
が複数存在する。

【００３４】例えば、図４に示すように、絶対操舵角
「０°」から「３６０°」の操舵角範囲において、電圧
値が「０」となるときの各絶対操舵角値１０２．８（＝
２５．７＊４），２０５．６°（＝２５．７°＊８），
３０８．４°（＝２５．７°＊１２）に対するコード値
をそれぞれＣ４，Ｃ８，Ｃ１２とする。一方、絶対操舵
角「−７２０°」から「−３６０°」の操舵角範囲にお
いて、電圧値が「０」となるときの各絶対操舵角値（−
７２０＋１０２．８）°，（−７２０＋２０５．６）
°，（−７２０＋３０８．４）°に対するコード値は、
それぞれＣ４，Ｃ８，Ｃ１２となる。即ち、図３に示す
ように、Ａ点で示す絶対操舵角１０２．８°と、Ｂ点で
示す絶対操舵角（−７２０＋１０２．８）°に対する各
電圧値は共に「０」となり、同じく各コード値は共にＣ
４となる。

【００３５】また、絶対操舵角「３６０°」から「７２
０°」の操舵角範囲において、電圧値が「０」となると
きの各絶対操舵角値（３６０＋５１．４）°（＝２５．
７°＊２），（３６０＋１５４．２）°（＝２５．７°
＊６），（３６０＋２５７．０）°（＝２５．７°＊１
０）に対するコード値をそれぞれＣ２，Ｃ６，Ｃ１０と
する。一方、絶対操舵角「−３６０°」から「０°」の
操舵角範囲において、電圧値が「０」となるときの各絶
対操舵角値（−３６０＋５１．４）°，（−３６０＋１
５４．２）°，（−３６０＋２５７．０）°に対するコ
ード値は、それぞれＣ２，Ｃ６，Ｃ１０となる。

【００３６】また、絶対操舵角「０°」から「３６０
°」の操舵角範囲において、電圧値が「Ｖ１」となると
きの各絶対操舵角値２５．７°，２３１．３°（＝２
５．７°＊９）に対するコード値をそれぞれＣ１，Ｃ９
とする。一方、絶対操舵角「−３６０°」から「０°」
の操舵角範囲において、電圧値が「Ｖ１」となるときの
各絶対操舵角値（−３６０＋２５．７）°，（−３６０
＋２３１．３）°に対するコード値は、それぞれＣ１，
Ｃ９となる。即ち、図３に示すように、Ｃ点で示す絶対
操舵角２５．７°と、Ｄ点で示す絶対操舵角（−３６０
＋２５．７）°とに対する電圧値は共に「Ｖ１」とな
り、同じくコード値は共にＣ１となる。

【００３７】同様に、電圧値が「−Ｖ１」となるときの
各絶対操舵角値１２８．５°（＝２５．７＊５），３３
４．１°（＝２５．７°＊１３）に対するコード値をそ
れぞれＣ５，Ｃ１３とすると、電圧値が「−Ｖ１」とな
るときの各絶対操舵角値（−７２０＋１２８．５）°，
（−７２０＋３３４．１）°に対するコード値は、それ
ぞれＣ５，Ｃ１３となる。

【００３８】また、絶対操舵角「０°」から「３６０
°」の操舵角範囲において、電圧値が「Ｖ１」となると
きの各絶対操舵角値７７．１°（＝２５．７°＊３），
２８２．７°（＝２５．７°＊１１）に対するコード値
をそれぞれＣ３，Ｃ１１とする。一方、絶対操舵角「３
６０°」から「７２０°」の操舵角範囲において、電圧
値が「Ｖ１」となるときの各絶対操舵角値（３６０＋７
７．１）°，（３６０＋２８２．７）°に対するコード
値は、それぞれＣ３，Ｃ１１となる。同様に、電圧値が
「−Ｖ１」となるときの各絶対操舵角値１７９．９°
（＝２５．７°＊７）に対するコード値をＣ７とする
と、電圧値が「−Ｖ１」となるときの各絶対操舵角値
（３６０＋１７９．９）°に対するコード値はＣ７とな
る。

【００３９】このように、検出範囲である絶対操舵角
「−７２０°」から「７２０°」の操舵角範囲には、検
出時にコード値と電圧値との組み合わせが同一となる２
つの絶対操舵角が複数存在する。しかし、コード値と電
圧値との組み合わせが同一であっても、コード値の変化
状態と電圧値の変化状態との組み合わせは異なってい
る。即ち、コード値と電圧値との組み合わせが同一であ
る２つの絶対操舵角値において、コード値が増大してそ
の特定のコード値となるときに、一方の絶対操舵角では
電圧値が減少してその電圧値となり、他方の絶対操舵角
では電圧値が増大してその電圧値となる。

【００４０】例えば、絶対操舵角が「１０２．８°」及
び「（−７２０＋１０２．８）°」のときには、コード
値は共に「Ｃ４」となり、電圧値は共に「０」となる。
しかし、絶対操舵角が「１０２．８°」のときには、コ
ード値が増大して「Ｃ４」となるときに電圧値は減少し
て「０」となる一方、絶対操舵角が「（−７２０＋１０
２．８）°」のときには、コード値が増大して「Ｃ４」
となるときに電圧値は増大して「０」となる。これは、
コード値と電圧値との組み合わせが同一となる全ての絶
対操舵角の組み合わせについて成立する。

【００４１】従って、検出しようとする絶対操舵角に対
するコード値が上記の特定の各値Ｃ１，Ｃ２，…，Ｃ１
３となるときには、そのときのコード値の変化状態に対
する電圧値の電圧勾配を判定することにより、実際の絶
対操舵角を特定することができる。このため、前記デー
タテーブルには、各絶対操舵角に対応するコード値Ｃ
１，Ｃ２，…，Ｃ１３毎に、コード値がそのコード値と
なるときの変化状態に対する電圧値の変化状態を示すデ
ータが記憶されている。

【００４２】即ち、図３に示すように、各コード値Ｃ
１，Ｃ２，…，Ｃ１３について、コード値が増大してそ
のコード値となるときに、電圧勾配が正であるときには
電圧値の変化状態が「＋」として記憶され、また、電圧
勾配が負であるときには電圧値の変化状態が「−」とし
て記憶されている。同様に、各コード値Ｃ１，Ｃ２，
…，Ｃ１３について、コード値が減少してそのコード値
となるときに、電圧勾配が正であるときには電圧値の変
化状態が「−」として記憶され、また、電圧勾配が負で
あるときには電圧値の変化状態が「＋」として記憶され
ている。

【００４３】ＣＰＵ２４は、上記データテーブルを用い
て以下のようにして絶対操舵角を検出する。 （読み込んだコード値が特定の値でないとき）ＣＰＵ２
４は、そのときのステアリングホイールの実際の絶対操
舵角に応じて、エンコーダ１５が出力するコード値と、
磁気センサ２０が出力する電圧値とを読み込む。このコ
ード値が、前記特定のコード値Ｃ１〜Ｃ１３でないとき
には、ＣＰＵ２４は、このコード値と電圧値との組み合
わせを、データテーブルのコード値及び電圧値の各組み
合わせデータに照合する。そして、一致したコード値及
び電圧値の組み合わせデータに対応している絶対操舵角
値を検出値として出力する。従って、ステアリングホイ
ールの実際の絶対操舵角が特定のコード値が出力される
複数の特定の絶対操舵角でないときには、車両のイグニ
ッションスイッチがオンとされ、コンピュータ２２に通
電された直後であっても、また、ステアリングホイール
が操舵されなくても、そのときの絶対操舵角が検出され
る。

【００４４】（読み込んだコード値が特定の値であった
とき）ＣＰＵ２４は、コンピュータ２２が起動して最初
に検出したコード値が、上記特定のコード値Ｃ１，Ｃ
２，…，Ｃ１３のいずれかであったときには、絶対操舵
角の検出を行わない。これは、コード値の変化状態を判
断することができず、電圧値の変化状態を判断すること
ができないため、実際の絶対操舵角を特定することがで
きないためである。従って、コンピュータ２２が起動さ
れたとき、ステアリングホイールの実際の絶対操舵角が
複数の特定の絶対操舵角であってステアリングホイール
が操舵されないときには、絶対操舵角は検出されない。

【００４５】この状態からステアリングホイールが操舵
され、検出されたコード値が特定のコード値Ｃ１〜Ｃ１
３でなくなると、ＣＰＵ２４は、この新たに検出したコ
ード値及び電圧値との組み合わせからデータテーブルを
用いて絶対操舵角を検出する。従って、コンピュータ２
２が起動されたとき、ステアリングホイールの実際の絶
対操舵角が複数の特定の絶対操舵角であっても、ステア
リングホイールが操舵されると、そのときの絶対操舵角
が検出される。

【００４６】一方、ＣＰＵ２４は、ステアリングホイー
ルの操舵に伴って、検出するコード値及び電圧値が変化
しているときに、ステアリングホイールの操舵停止によ
って最終的に検出するコード値が上記特定のコード値の
いずれかとなったときには、次のようにしてそのときの
絶対操舵角を検出する。ＣＰＵ２４は、最終的に検出し
た特定のコード値を検出する前に検出したコード値と電
圧値との組み合わせから検出した絶対操舵角に最も近い
絶対操舵角をそのときの実際の絶対操舵角とみなす。そ
して、その絶対操舵角に対応されているコード値の変化
状態に対する電圧値の変化状態が実際の変化状態に一致
するか否かを判断する。

【００４７】ＣＰＵ２４は、コード値の変化状態に対す
る電圧値の変化状態が実際の変化状態に一致したときに
は、実際の絶対操舵角とみなした値を検出値として出力
する。

【００４８】一方、ＣＰＵ２４は、実際の変化状態に一
致しなかったときには、最終的に検出したコード値及び
電圧値の組み合わせに一致するもう１つのコード値及び
電圧値の組み合わせデータに対応する絶対操舵角を実際
の検出値として出力する。

【００４９】従って、ステアリングホイールが操舵され
たとき、最終的な絶対操舵角が複数の特定の絶対操舵角
のいずれかとなったときであっても、その最終的な絶対
操舵角が検出される。

【００５０】以上詳述した本実施形態によれば、以下に
記載する各効果を得ることができる。 （１） ステアリングホイールの絶対操舵角に応じてエ
ンコーダ１５が出力するコード値と磁気センサ２０が出
力する電圧値との組み合せをコンピュータ２２がデータ
テーブルに照合して絶対操舵角を求める。このとき、エ
ンコーダ１５よりも多い回転数で回転するギヤ体１６
を、回転軸部１２のギヤ部１２ａよりも小さい外径とす
ることができる。従って、ステアリングホイールの絶対
操舵角を検出する必要がないときにコンピュータ２２が
検出値を保持しておく必要がなく、しかも、ステアリン
グシャフトＳの周囲に占める設置空間を小さくすること
ができる。その結果、しかも、ステアリングシャフトＳ
が配置された車室内への組み付けをより容易に行うこと
ができる。

【００５１】（２） ステアリングシャフトＳの１回転
当たりの絶対回転角を、ステアリングシャフトＳに回転
板１３を外嵌したアブソリュート信号形エンコーダで検
出するようにした。従って、絶対回転角度の検出値がコ
ード値で出力されるので、Ａ／Ｄ変換することなくその
ままコンピュータ２２に入力して処理することができ
る。

【００５２】（３） ギヤ体１６に固定した永久磁石１
７の磁束を磁気抵抗素子１９で検出することで正弦波状
のアナログ信号を得るようにした。そして、コード値と
電圧値との組み合わせに加えて電圧勾配から、絶対操舵
角を求めるようにした。従って、エンコーダ１５と別に
もう一つのエンコーダを設ける場合に比較して、操舵角
検出装置がステアリングシャフトＳの周囲に占める設置
空間がより一層小さくなる。

【００５３】尚、実施形態は上記実施形態に限らず、以
下のように変更してもよい。 ・ 上記実施形態で、検出範囲において、コード値及び
電圧値の組み合わせデータが同一となる絶対操舵角が存
在しなくなるように磁気センサ２０の電圧信号の変化周
期を設定し、コード値及び電圧値の組み合わせデータの
みから絶対操舵角を検出するようにしてもよい。例え
ば、電圧値の変化周期を操舵角２４１°から３５９°ま
での範囲で設定すれば、−７２０°〜７２０°の検出範
囲で、コード値及び電圧値の組み合わせデータが同一と
なる絶対操舵角が存在しないようにすることができる。

【００５４】・ 上記実施形態で、アナログ信号形回転
変位センサは、磁気センサ２０に限らず、ポテンショメ
ータや回転差動変圧器等であってもよい。この場合に
は、ポテンショメータの入力軸が回転板１３の１回転当
たり１回転未満で回転するようにエンコーダ１５に作動
連結する。そして、図５に示すように、ポテンショメー
タが出力する電圧値の変化周期を、例えば操舵角３６０
°よりもやや小さくすることで、エンコーダ１５の１回
転毎に区分される各検出範囲で、コード値に対応する電
圧値が異なるようにする。この場合には、エンコーダ１
５のコード値とポテンショメータの電圧値との組み合せ
データが同一となる絶対操舵角が存在しないので、コー
ド値及び電圧値の組み合わせだけで絶対操舵角を検出す
ることができる。この構成であっても、第２回転角検出
手段として、エンコーダ１５と別のエンコーダを設ける
場合に比較して、操舵角検出装置がステアリングシャフ
トＳの周囲に占める設置空間をより一層小さくすること
ができる。

【００５５】・ 上記実施形態で、第１回転角検出手段
は、アブソリュート信号形エンコーダ１５に限らず、ポ
テンショメータ、回転差動変圧器等のアナログ信号形回
転角センサであってもよい。この場合、ステアリングシ
ャフトＳに外周面に設けたギヤ部を例えばポテンショメ
ータの入力軸に固定した同じ歯数のギヤに歯合させ、さ
らに、このギヤに磁気センサ２０のギヤ体１６を歯合さ
せればよい。この構成では、第１回転角検出手段が出力
する電圧値と磁気センサ２０が出力する電圧値との組み
合わせデータから絶対操舵角を検出する。このような構
成であっても、操舵角検出装置が、ステアリングシャフ
トＳの周囲に占める設置空間をより小さくすることがで
きる。

【００５６】・ 上記実施形態で、アブソリュート信号
形エンコーダ１５は、回転板１３に設けた環状スリット
列１３ａと光センサアレイ１４とによってコード値を生
成する光学式に限らず、磁気式やレーザ式であってもよ
い。

【００５７】・ 上記実施形態では、回転体が基準位置
から時計回り及び反時計回りに回転するときの絶対回転
角を検出するようにしたが、例えば、図６に示すよう
に、回転体が基準位置から一方向のみに回転するときの
絶対回転角を検出するようにしてもよい。

【００５８】・ 上記実施形態では、第１被検出体とし
ての回転板１３を、回転体としてのステアリングシャフ
トＳに外嵌させたが、ステアリングシャフトＳにギヤ部
１２ａと同じ歯数のギヤを外嵌させ、このギヤをギヤ部
１２ａに歯合させる構成の操舵角検出装置としてもよ
い。この構成の場合にも、従来のように２つのエンコー
ダ５０，５１を用いる場合に比較して、ステアリングシ
ャフトＳの周囲に占める設置空間を小さくすることがで
きる。

【００５９】・ 上記実施形態では、ステアリングホイ
ールの絶対操舵角を検出する操舵角検出装置に実施した
が、その他例えば、回転軸を備えた工作機械における回
転軸の絶対回転角を検出する絶対回転角度検出装置に実
施してもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項〜請求項５
に記載の発明によれば、回転体の絶対回転角を検出する
必要がないときに検出値を保持しておく必要がなく、し
かも、回転体の周囲に占める設置空間を小さくすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、操舵角検出装置を示す概略断面
図、（ｂ）は、同じく概略側断面図。

【図２】 電気ブロック図。

【図３】 絶対操舵角に対するエンコーダ及び磁気セン
サの出力特性を示すグラフ。

【図４】 データテーブルの説明図。

【図５】 その他の実施形態におけるエンコーダ及びポ
テンショメータの出力特性を示すグラフ。

【図６】 その他の実施形態におけるエンコーダ及び磁
気センサの出力特性を示すグラフ。

【図７】 従来の回転角度検出装置の模式斜視図。

【図８】 同じく回転角度検出装置の模式平面図。

【符号の説明】

１０…回転角度検出装置としての操舵角検出装置、１３
…第１被検出体としての回転板、１３ａ…被検出部とし
てのスリット列、１４…検出部としての光センサアレ
イ、１５…第１回転角検出手段としてのアブソリュート
信号形エンコーダ、１６…第２被検出体としてのギヤ
体、１７…永久磁石、１９…磁気抵抗素子、２０…第２
回転角検出手段及びアナログ信号形回転角センサとして
の磁気センサ、２２…絶対角検出手段としてのマイクロ
コンピュータ、Ｓ…回転体としてのステアリングシャフ
ト、ＳＣ…第１検出信号としてのコード信号、ＳＶ…第
２検出信号としての電圧信号。

フロントページの続き (72)発明者 二村 康彦 愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地 株式会社東海理化電機製作所内 (72)発明者 伊藤 茂二 愛知県丹羽郡大口町豊田三丁目260番地 株式会社東海理化電機製作所内 Ｆターム(参考） 2F069 AA83 AA86 DD27 GG06 GG07 GG58 GG59 HH12 NN00 NN08 2F077 AA27 CC02 CC09 DD05 JJ02 JJ09 JJ23 NN02 NN23 NN30 PP19 QQ15 RR03 RR13 RR15 RR22 RR28 VV01 3D033 CA29

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶対回転角が検出される回転体によって
   回転される第１被検出体を備え、該第１被検出体の１回
   転を１周期として変化する第１検出信号を出力する第１
   回転角検出手段と、 前記第１被検出体または前記回転体によって該第１被検
   出体よりも多い回転数で回転される第２被検出体を備
   え、該第２被検出体の１回転を１周期として変化する第
   ２検出信号を出力する第２回転角検出手段と、 前記第１検出信号及び第２検出信号とから、多回転する
   前記回転体の絶対回転角を検出する絶対角検出手段とを
   備えた回転角度検出装置。
2. 【請求項２】 前記第１回転角検出手段は、前記回転体
   に外嵌されて該回転体の回転中心軸を中心とする周上に
   複数の被検出部が形成された回転板を前記第１入力部と
   して備え、前記回転体の絶対回転位置に応じて前記被検
   出部を検出して該絶対回転位置に応じたコード信号を前
   記第１検出信号として生成する検出部を備えたアブソリ
   ュート信号形エンコーダである請求項１に記載の回転角
   度検出装置。
3. 【請求項３】 前記第２回転角検出手段は、前記第２検
   出信号をアナログ信号で出力するアナログ信号形回転角
   センサである請求項２に記載の回転角度検出装置。
4. 【請求項４】 前記アナログ信号形回転角センサは、前
   記第２入力部に固定された永久磁石と、該第２入力部の
   絶対回転角に対応した前記永久磁石の磁束変化に基づい
   て正弦波状に変化するアナログ信号を出力する磁気抵抗
   素子とを備えている請求項３に記載の回転角度検出装
   置。
5. 【請求項５】 前記第２回転角検出手段は、正弦波状に
   変化する角度信号を前記第２検出信号として出力し、 前記絶対角検出手段は、多回転する前記回転体の絶対回
   転角の検出範囲に、前記第１検出信号値と第２検出信号
   値との組み合わせが同一となる絶対回転角が存在すると
   きには、そのときの第１検出信号値の変化状態と第２検
   出信号値の変化状態との関係に基づいて絶対操舵角を特
   定する請求項１に記載の回転角度検出装置。