(57)【要約】【課題】  電源投入時に瞬時に回転角度が検出できる回転角度センサを提供する。【解決手段】  径方向に磁極を有する円形磁石１の周囲を環状に囲むように複数の磁気ヨーク２を配置し、互いに隣り合う磁気ヨーク２同士を周方向に離して少なくとも２箇所のギャップ３を形成し、これら少なくとも２箇所のギャップ３に磁束密度を検出する磁性素子４をそれぞれ設置し、これら磁性素子４が検出する磁束密度の組み合わせから上記円形磁石１が上記磁気ヨーク２に対してなす回転角度を求める演算回路５を設けた。これにより、電源投入時に瞬時に１回転内の絶対回転角度が検出できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向に磁極を有する円形磁石の周囲を環状に囲むように複数の磁気ヨークを配置し、互いに隣り合う磁気ヨーク同士を周方向に離して少なくとも２箇所のギャップを形成し、これら少なくとも２箇所のギャップに磁束密度を検出する磁性素子をそれぞれ設置し、これら磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を求める演算回路を設けたことを特徴とする回転角度センサ。
【請求項２】
円周角が９０度異なる少なくとも２箇所のギャップを形成し、これら２箇所のギャップに上記磁性素子をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１記載の回転角度センサ。
【請求項３】
上記演算回路は、上記円形磁石が軸を中心に１回転する間における上記磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせと回転角度との関係をあらかじめテーブルに記憶しておき、検出された磁束密度の組み合わせにより該テーブルを参照して回転角度を求めるようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の回転角度センサ。
【請求項４】
少なくとも２箇所のギャップに磁束密度の変化によって開閉されるリードスイッチをそれぞれ設置し、上記演算回路はこれらリードスイッチの開閉の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を粗く求めることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の回転角度センサ。
【請求項５】
上記演算回路は、上記リードスイッチの開閉の組み合わせ変化の履歴から上記円形磁石の回転回数を求め、この回転回数×３６０度に上記磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから求めた回転角度を加えて累積回転角を求めることを特徴とする請求項４記載の回転角度センサ。
【請求項６】
上記演算回路は、上記リードスイッチの開閉の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を粗く求める粗演算回路と、上記磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を求める密演算回路と、粗演算で十分なときには上記密演算回路及び上記磁性素子への電源供給を停止し、密演算が必要なときのみに上記密演算回路及び上記磁性素子への電源供給を行う節電制御回路とを有することを特徴とする請求項４又は５記載の回転角度センサ。
【請求項７】
上記磁気ヨークとして上記円形磁石の周囲を４分割するよう４つの扇形磁気ヨークを設け、円周角が９０度異なる２箇所のギャップに上記磁性素子をそれぞれ設置したことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の回転角度センサ。
【請求項８】
残りの２箇所のギャップに磁束密度の変化によって開閉されるリードスイッチをそれぞれ設置したことを特徴とする請求項７記載の回転角度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングシャフトによる操舵角等の回転体の回転角度を検出する回転角度センサに係り、電源投入時に瞬時に回転角度が検出できる回転角度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステアリングシャフトによる操舵角は、図７のような回転角度センサで検出されている。
【０００３】
この回転角度センサは、２つのセンサ７１，７２の出力信号の組み合わせにより絶対操舵角を求めるようになっている。絶対操舵角とは、ステアリングシャフト７３のように複数回転（多回転とも言う）する回転体について１回転目、２回転目、３回転目、…の回転角度を各々区別できるよう、３６０度を越えても０度にキャンセルされないで増加していく絶対回転角度でもって表した操舵角のことである。
【０００４】
すなわち、第一センサ７１は、車両のステアリングシャフト７３に連結されてステアリングシャフト７３と同じ回転角度で回転する光エンコーダ板７４と、車両に固定されたＬＥＤ及びＰＤ（図示せず）からなる光エンコーダモジュール７５とで構成されている。光エンコーダ板７４は、ステアリングシャフト７３の周囲３６０度を囲む円盤であり、３６０度に応じたグレイコード又はビットコードからなるコード値に従ってスリット（詳しい形状は略）７６が設けられている。光エンコーダモジュール７５は、径方向所定の位置に分散配置された複数の検出ポイント７７においてＬＥＤとＰＤのペアで光エンコーダ板７４を挟んで向かい合わせになる構成である。光エンコーダ板７４が回転すると、ＬＥＤから発せられる光がスリット７６を通過してＰＤから出力電圧が得られ、スリット７６以外で光が遮られてＰＤの出力電圧がゼロになる。ＬＥＤとＰＤのペアが複数あるので、各ＰＤの出力電圧のパターンをグレイコード又はビットコードに照らし合わせると、３６０度の範囲の回転角度を検出することができる。
【０００５】
第二センサ７２は、ステアリングシャフト７３に取り付けられてステアリングシャフト７３と同じ回転角度で回転する歯車７８と、この歯車７８に噛み合ってステアリングシャフト７３よりも増速（例えば、１．７５倍）した回転角度で回転する歯車７９と、この歯車７９に内蔵された磁石７０と、磁石７０の回転により変化する磁束密度を検出するＭＲセンサ（図示せず）とを備える。これにより、歯車７９の回転角度が磁束密度の変化でもって検出できる。磁束密度の変化は歯車７９の１周を周期とするが、歯車７９が歯車７８より増速していることにより、ステアリングシャフト７３の１回転より早く変化する。
【０００６】
これら２つのセンサ７１，７２の出力信号の組み合わせは、ステアリングシャフト７３が１回転したときと２回転、あるいはそれ以上回転したしたときとで異なる。そこで、マイコン等を使用した演算回路にて出力信号の組み合わせと絶対操舵角との関係をあらかじめ記憶したテーブルを参照することで絶対操舵角を求めることができる。ただし、絶対操舵角が異なっても２つのセンサ７１，７２の出力信号の組み合わせが重複する場合があり、その場合はこれら２つのセンサ７１，７２の出力信号の時間的な変化を見て、前後の変化値を参考にして絶対操舵角を特定する。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７１４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術では、２つのセンサ７１，７２の出力信号の組み合わせでもって絶対操舵角を求めている。しかし、第一センサ７１は光エンコーダ方式であるため、回転角度の分解能が悪い。このため２つのセンサ７１，７２の出力信号の組み合わせが重複する場合が出てくる。すると、各センサ出力の前後の変化値から絶対操舵角を求める必要がある。変化値を出すためには、ステアリングシャフト７３を回転させる必要がある。
【０００９】
ステアリングシャフト７３を回転させて各センサ出力の前後の変化値を検出しなければ絶対操舵角が求まらないということは、車両においてメイン電源を入れた瞬間には絶対操舵角が出ないということである。これは、車両の運転操作において不便なことである。車両に限らず、複数回転する回転体の絶対回転角度を検出する分野においても、問題である。
【００１０】
光エンコーダ方式においては、一般に、アブソリュート型を用いるとメイン電源を入れた瞬間に回転角度が読み取れる反面、検出精度を上げようとしてビット数を増やすと光エンコーダ板の径が大きくなってしまうという問題があり、インクリメント型を用いると電源オフ時にカウント値を保持するためのバックアップ電源が必要になるという問題がある。
【００１１】
このほかに、回転角度センサの消費電力を減らしたい要望、温度等の周囲環境による影響を減らしたい要望、センサの特性が材料に影響されにくいようにしたい要望などがある。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、電源投入時に瞬時に回転角度が検出できる回転角度センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、径方向に磁極を有する円形磁石の周囲を環状に囲むように複数の磁気ヨークを配置し、互いに隣り合う磁気ヨーク同士を周方向に離して少なくとも２箇所のギャップを形成し、これら少なくとも２箇所のギャップに磁束密度を検出する磁性素子をそれぞれ設置し、これら磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を求める演算回路を設けたものである。
【００１４】
円周角が９０度異なる少なくとも２箇所のギャップを形成し、これら２箇所のギャップに上記磁性素子をそれぞれ設置してもよい。
【００１５】
上記演算回路は、上記円形磁石が軸を中心に１回転する間における上記磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせと回転角度との関係をあらかじめテーブルに記憶しておき、検出された磁束密度の組み合わせにより該テーブルを参照して回転角度を求めるようにしてもよい。
【００１６】
少なくとも２箇所のギャップに磁束密度の変化によって開閉されるリードスイッチをそれぞれ設置し、上記演算回路はこれらリードスイッチの開閉の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を粗く求めてもよい。
【００１７】
上記演算回路は、上記リードスイッチの開閉の組み合わせ変化の履歴から上記円形磁石の回転回数を求め、この回転回数×３６０度に上記磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから求めた回転角度を加えて累積回転角を求めてもよい。
【００１８】
上記演算回路は、上記リードスイッチの開閉の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を粗く求める粗演算回路と、上記磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから上記円形磁石が上記磁気ヨークに対してなす回転角度を求める密演算回路と、粗演算で十分なときには上記密演算回路及び上記磁性素子への電源供給を停止し、密演算が必要なときのみに上記密演算回路及び上記磁性素子への電源供給を行う節電制御回路とを有してもよい。
【００１９】
上記磁気ヨークとして上記円形磁石の周囲を４分割するよう４つの扇形磁気ヨークを設け、円周角が９０度異なる２箇所のギャップに上記磁性素子をそれぞれ設置してもよい。
【００２０】
残りの２箇所のギャップに磁束密度の変化によって開閉されるリードスイッチをそれぞれ設置してもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００２２】
（１）電源投入時に瞬時に回転角度が検出できる。
【００２３】
（２）複数回転における絶対回転角度が検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００２５】
図１に示されるように、本発明に係る回転角度センサは、径方向に磁極Ｎ，Ｓを有する円形磁石１の周囲を環状に囲むように複数の磁気ヨーク２を配置し、互いに隣り合う磁気ヨーク２同士を周方向に離して少なくとも２箇所のギャップ３を形成し、これら少なくとも２箇所のギャップ３に磁束密度を検出する磁性素子４をそれぞれ設置し、これら磁性素子４が検出する磁束密度の組み合わせから円形磁石１が磁気ヨーク２に対してなす回転角度を求める演算回路５を設けたものである。 円形磁石１と磁気ヨーク２は相対的に回転するようになっていればよいが、ここでは円形磁石１が軸を中心に回転し、磁気ヨーク２は固定とする。
【００２６】
円形磁石１は３６０度の磁化周期を有するので、Ｎ極とその１８０度反対側にあるＳ極近傍では磁束密度が高く、Ｎ極及びＳ極から９０度のあたりでは磁束密度が低いという特性を有する。
【００２７】
後に述べる動作原理から明らかなように、磁気ヨーク２の個数（ギャップ３の個数）は２個以上であればよく、個々の磁気ヨーク２の形状やギャップ３同士がなす円周角は任意であるが、ここでは図示例のようにした。
【００２８】
ギャップ３はセンサを入れるために設けるものであり、円形磁石１からの磁束が磁気ヨーク２に多く入るよう、ギャップ３は間隔を狭くするのがよい。
【００２９】
図示した回転角度センサでは、磁気ヨーク２として円形磁石１の周囲を４等分で分割するよう同形の４つの扇形磁気ヨーク２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを設けて円周角９０度おきにギャップ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを形成し、円周角が９０度異なる２箇所のギャップ３ａ，３ｄにリニア型ホールセンサ４ａ，４ｄをそれぞれ設置してある。リニア型ホールセンサ４ａ，４ｄはそれぞれＡ／Ｄ変換器６に接続され、出力信号がデジタル化されて演算回路５に入力されるようになっている。
【００３０】
この回転角度センサは、１回転内の回転角度（絶対回転角度）を求めるものである。その動作を以下に説明する。
【００３１】
円形磁石１のＮ極からほぼ径方向外方へ出た磁束は磁気ヨーク２に入り、磁気ヨーク２によって周方向に導かれてＳ極側へ回り、ギャップ３を介して他の磁気ヨーク２を経て、円形磁石１のＳ極に向けてほぼ径方向内方へ出てＳ極に戻る。このとき、リニア型ホールセンサ４ａ，４ｄが互いに９０度ずれた位置にあるため、一方がＮ極又はＳ極の近傍に位置しているときには他方はＮ極及びＳ極から９０度のあたりに位置している。よって、例えば、一方のリニア型ホールセンサ４ａの出力信号が大きいとき、他方のリニア型ホールセンサ４ｄの出力信号は小さい。円形磁石１が回転すると、磁極に対するリニア型ホールセンサ４ａ，４ｄの位置が変わってくるため、それぞれの出力信号が変化する。
【００３２】
リニア型ホールセンサ４ａ，４ｄの感知方向をどちらに向けるかにもよるが、
出力信号が最大となるＮ極，Ｓ極の角度はあらかじめ知ることができるので、出力信号の変化から回転角度が求まる。
【００３３】
図２に示されるように、円形磁石１の回転角度を横軸に取り、Ｎ極性を表す出力信号の大きさを上向きに、Ｓ極性を表す出力信号の大きさを下向きにした縦軸を取って、リニア型ホールセンサ４ａの出力信号２１とリニア型ホールセンサ４ｄの出力信号２２とを描く。出力信号２１は、Ｓ極性の最大値（この例では回転角度＝０度のとき）から０（９０度）へと直線的に変化し、さらにＮ極性の最大値（１８０度）まで直線的に変化し、そこから先は変化が逆になり、Ｓ極性の最大値（３６０度）まで直線的に変化する。これに対して出力信号２２は、０（０度）からＮ極性の最大値（９０度）まで直線的に変化したのち、Ｓ極性の最大値（２７０度）まで直線的に変化し、そこから０（３６０度）まで直線的に変化する。
【００３４】
このように、２つのリニア型ホールセンサ４ａ，４ｄの出力信号２１，２２は位相が９０度ずれて変化する。出力信号２１，２２の組み合わせを見ると、０度から３６０度直前まで同じパターンはない。つまり、出力信号２１の値がαであるときに、出力信号２２の値がβである回転角度は３６０°のなかにひとつしか存在しない。よって、出力信号２１，２２の組み合わせから円形磁石１の回転角度を求めることができる。
【００３５】
円形磁石１がステアリングシャフトに取り付けてあり、リニア型ホールセンサ４ａ，４ｄが車両に固定されているとすると、円形磁石１の回転角度はステアリングシャフトの回転角度である。
【００３６】
演算回路５では、円形磁石１が軸を中心に１回転する間における磁性素子４が検出する磁束密度（つまりリニア型ホールセンサ４ａ，４ｄの出力信号２１，２２）の組み合わせと回転角度との関係をあらかじめテーブル（図示せず）に記憶しておき、検出された磁束密度の組み合わせによりそのテーブルを参照して回転角度を求める。この結果、１回転内の回転角度、つまり絶対回転角度が出力される。
【００３７】
次に、円形磁石の回転角度を粗く求めることができるように、及び円形磁石の回転回数を求めることができるように、本発明の回転角度センサは、図３のように構成する。
【００３８】
図３に示されるように、本発明に係る回転角度センサは、少なくともつの２箇所のギャップ３に磁束密度の変化によって開閉されるリードスイッチ３１をそれぞれ設置し、演算回路３２がこれらリードスイッチ３１の開閉の組み合わせから円形磁石１が磁気ヨーク２に対してなす回転角度を粗く求めるようにしたものである。磁気ヨーク個数、形状、ギャップの円周角についての条件は前述の磁性素子４を設ける形態と同じであるが、ここでは図１の回転角度センサにおける円形磁石１、磁気ヨーク２、磁性素子４の形状・配置と同じとし、円周角が９０度異なる２箇所のギャップ３ｂ，３ｃにそれぞれリードスイッチ３１ｂ，３１ｃを設置したものを説明する。
【００３９】
演算回路３２は、各々のリードスイッチ３１ｂ，３１ｃに関する入力トリガ検出回路３３ｂ，３３ｃ及びパルス生成回路３４ｂ，３４ｃと、アップダウンカウンタ３５とからなる。入力トリガ検出回路３３ｂは、リードスイッチ３１ｂが閉じているとき、論理値１を出力し、リードスイッチ３１ｂが開いているとき論理値０を出力するものである（論理はこの逆でもよい）。パルス生成回路３４ｂは、入力トリガ検出回路３３ｂの出力の１つ目の立ち上がりエッジでトリガされて論理値１に転じ、２つ目の立ち上がりエッジでトリガされて論理値０に転じる回路である（立ち下がりエッジを用いてもよい）。入力トリガ検出回路３３ｃ及びパルス生成回路３４ｃも同等の動作をする回路である。
【００４０】
アップダウンカウンタ３５は、パルス生成回路３４ｂ，３４ｃの出力信号に生じるイベント（立ち上がり、立ち下がり、順序など）に応じてカウント値をアップカウント又はダウンカウントすることにより、おおまかな精度（角度分解能９０°）で絶対回転角度を表す。
【００４１】
この回転角度センサは、アップダウンカウンタ３５の最大値の範囲内で回転回数無限大で絶対回転角度を求めることができる。
【００４２】
リードスイッチ３１ｂ，３１ｃの動きを説明すると、円形磁石１から出た磁束の様子は既に図１で説明した通りである。このとき、リードスイッチ３１ｂ，３１ｃが互いに９０度ずれた位置にあるため、一方がＮ極又はＳ極の近傍に位置しているときには他方はＮ極及びＳ極から９０度のあたりに位置している。よって、例えば、一方のリードスイッチ３１ｂが閉じていると、他方のリードスイッチ３１ｃは開いている（各リードスイッチ３１ｂ，３１ｃはこのように開閉するよう磁力とリードの反発力を調整してあるものとする）。円形磁石１が回転すると、磁極に対するリードスイッチ３１ｂ，３１ｃの位置が変わってくるため、それぞれの開閉状態が変化する。
【００４３】
図４に示されるように、円形磁石１の回転角度（ただし、図２とは０度の基準が異なる）を横軸（角度は最上のスケール付き横軸参照）に取り、ギャップ３におけるＮ極性の磁界の強さ（図１のような磁性素子４を挿入すれば出力信号の大きさとして取り出すことができる）を上向きに、Ｓ極性の磁界の強さを下向きにした縦軸を取って、ギャップ３ｂから得られる着磁パターン４１及びギャップ３ｃから得られる着磁パターン４２を描く。これは、円形磁石１の回転に伴って各ギャップ３ｂ，３ｃに現れる磁界の強さの変化を表している。
【００４４】
この着磁パターン４１，４２の横軸と同じスケールで引いた横軸に対し、２つのリードスイッチ３１ｂ，３１ｃの開閉波形（入力トリガ検出回路３３ｂ，３３ｃの論理値波形）４３，４４と、２つのパルス生成回路３４ｂ，３４ｃの論理値波形４５，４６とを描く。
【００４５】
これらの波形を見ると、回転角度が０度のときリードスイッチ３１ｂは閉じており論理値１であるが、回転角度が少し大きくなるとリードスイッチ３１ｂは開いて論理値０となる。回転角度が１８０度の少し前でリードスイッチ３１ｂは閉じて論理値１、回転角度が１８０度から少し大きくなるとリードスイッチ３１ｂは開いて論理値０となる。このように、円形磁石１の回転角度が１８０度増えるごとに開閉が繰り返され、リードスイッチ３１ｂの開閉波形４３はパルス波形となる。
【００４６】
パルス生成回路３４ｂでは入力トリガ検出回路３３ｂからパルスが２個来るごとに５０％デューティで１個のパルスを出力するので、パルス生成回路３４ｂの論理値波形４５は０度から１８０度少し前まで論理値１、１８０度少し前から３６０度少し前まで論理値０、３６０度少し前から３６０度まで論理値１というパルス波形となり、円形磁石１の回転角度が７２０度、１０８０度…となっても同じことを繰り返す。
【００４７】
リードスイッチ３１ｃの開閉波形４４及びパルス生成回路３４ｃの論理値波形４６については、もはや説明するまでもなく、開閉波形４３及び論理値波形４５に対して位相が９０度ずれて変化することは明らかである。
【００４８】
２つの論理値波形４５，４６の論理値の組み合わせを見ると、０度少し前から３６０度少しまで９０度ごとに異なる４種類のパターンが得られる。よって、このパターンから円形磁石１の回転角度を粗く（具体的には分解能９０度で）求めることができる。
【００４９】
演算回路３２のアップダウンカウンタ３５がパルス生成回路３４ｂ，３４ｃの出力信号に生じるイベントに応じてカウント値を変化させる。すなわちリードスイッチ３１ｂ，３１ｃの開閉の組み合わせ変化の履歴をカウント値として保持する。このカウント値から円形磁石１の回転回数を求めることができる。
【００５０】
このようにして、図３の回転角度センサは、円形磁石１の回転回数を求めることができる。
【００５１】
次に、複数回転における絶対回転角度を高分解能で求めることができるように、本発明の回転角度センサは、図５のように構成する。
【００５２】
図５の形態は、図１のものと図３のものを合体したものであるので、説明済みのものは説明を省く。演算回路５１は、演算回路５と演算回路３２に加えて、演算回路３２が出力する回転回数を取得する回転回数取得回路５２と、この回転回数に３６０度を乗じて回転回数分の回転角度を計算し、これに演算回路５が出力する１回転内の絶対回転角度とを加算することで、０度から累積して３６０度を越えてもキャンセルされずに累積を続ける回転角、つまり絶対回転角度を得る絶対回転角度演算回路５３とを有する。
【００５３】
図１、図３に関する動作説明はそれぞれ詳しく行ったので、ここでは説明を要しないであろうが、図３の回転角度センサが出力する円形磁石１の回転回数でもって、０度、３６０度、７２０度、１０８０度…という１回転大区切りの回転角度を求め、図１の回転角度センサが出力する高分解能の絶対回転角度を上乗せするのである。
【００５４】
図５の形態には、さらに、節電のための構成が盛り込まれている。すなわち、演算回路５１は、リードスイッチ３１の開閉の組み合わせから円形磁石１が磁気ヨーク２に対してなす回転角度を粗く求める粗演算回路３２と、磁性素子が検出する磁束密度の組み合わせから円形磁石１が磁気ヨーク２に対してなす回転角度を求める密演算回路５と、粗演算で十分なときには密演算回路５及び磁性素子４への電源供給を停止して粗演算回路３２にだけ電源供給を行い、密演算が必要なときのみに密演算回路５及び磁性素子４への電源供給を粗演算回路３２への電源供給と併せて行う節電制御回路（図示せず）とを有する。
【００５５】
節電制御回路の詳細な部材や回路構成は説明しないが、図５の破線内に常時電源供給を行い、他の部分は必要時のみ電源供給する回路は簡単に、種々の形態で実現することができる。
【００５６】
ここで、リードスイッチ３１は磁力によって開閉される接点であるから駆動電力はいらない。また、分解能９０度の粗い回転角度検出と回転回数検出を行う粗演算回路３２は、極めて少ない個数の論理回路で構成できるため、消費電力も僅かである。一方、磁性素子４は消費電力が大きく、密演算回路５はマイコンで構成するため、消費電力が非常に大きい。そこで、節電制御回路が密演算回路５及び磁性素子４への電源供給を必要時のみに行うようにすれば、それ以外のときは粗演算回路３２と節電制御回路だけに電源があればよくなり、大幅に消費電力が低減できる。粗演算回路３２において回転回数検出ができているので、必要なときに密演算回路５に電源を与えて１回転内の絶対回転角度を検出すれば、複数回転での絶対回転角度を求めることができるので、この節電制御は絶対回転角度検出に対して制約・障害とはならない。
【００５７】
なお、図１、図５の回転角度センサでは、磁気ヨーク２として円形磁石１の周囲を４等分で分割するよう同形の４つの扇形磁気ヨーク２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを設けて円周角９０度おきにギャップ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを形成したが、この構造は磁性素子４を磁気ヨーク２で囲う構造なので、磁気ヨーク２による磁気シールド効果で磁性素子４への外来ノイズが低減できる。
【００５８】
また、上記構造によれば、磁性素子４を磁気ヨーク２で囲う構造なので、軸の偏心による磁性素子４の出力信号の変動が少ない。
【００５９】
図６に、ステアリングシャフトによる操舵角を検出する回転角度センサを車両に搭載した例を示す。この車両の主要部は、ハンドル６１と、ハンドル６１の回転を伝達するトーションバー６２と、ステアリングシャフト６３と、トーションバー６２に加わる回転力を増強してステアリングシャフト６３に伝えるパワー機構（図示せず）と、ステアリングシャフト６３の先端に設けられたピニオン６４と、このピニオン６４に噛み合うラック６５と、このラック６５の両端に連結された左右の駆動輪６６，６７とを有する。
【００６０】
ステアリングシャフト６３の基端の操舵角検出部６８には、これまで説明した円形磁石１がステアリングシャフト６３と同軸に設けられており、ステアリングシャフト６３の回転に伴って円形磁石１が同じ回転角度で回転するようになっている。磁気ヨーク２、磁性素子４、リードスイッチ３１は円形磁石１を囲むように配置されて車両に固定されている。演算回路５１は、磁性素子４、リードスイッチ３１から適宜引き回された信号線に接続され、車両内の適宜な場所に設けられている。演算回路５１が出力する絶対操舵角、粗い操舵角、回転回数の信号線は車両の全般的な運動を制御する運動制御用コントローラ６９に接続されている。演算回路５１のうち破線内は車両のメイン電源スイッチを経由せずに常時電源供給をしておくものとする。
【００６１】
従来の回転角度センサで操舵角を検出しようとすると、車両においてメイン電源を入れた直後にはセンサの変化値がないため絶対操舵角が検出できず、センサの変化値を出すために運転者がハンドルを回すなどしてステアリングシャフトを回転させる必要があった。これに対し、本発明の回転角度センサで操舵角を検出すれば、車両においてメイン電源を入れた直後でも、直ちに絶対操舵角が検出できる。
【００６２】
また、従来の回転角度センサでは操舵角を検出するしないにかかわらず、光エンコーダモジュール、ＭＲセンサ、マイコン（演算回路）に電源を供給しなければならなかった。これに対し、本発明の回転角度センサ（図５の形態）では、マイコン（密演算回路５）及び磁性素子４への電源供給を必要時以外カットできるので、電力資源が節約されると共に、バッテリを使用する車両においてはバッテリ上がりという深刻な事態を回避するのに役立つ。
【００６３】
本発明の回転角度センサにより、絶対操舵角が検出できるので、将来の車両の自動操縦に必要な一つの要素技術が提供できる。また、カーナビゲーションシステムを用いた自立航法にも活用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の一実施形態を示す回転角度センサの軸断面構造図である。
【図２】図１の回転角度センサにおける磁性素子の出力信号の波形図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す回転角度センサの軸断面構造図である。
【図４】図２の回転角度センサにおける磁界変化及び演算回路各部の波形図である。
【図５】本発明の一実施形態を示す回転角度センサの軸断面構造図である。
【図６】本発明の回転角度センサを用いた操舵角検出システムの構成図である。
【図７】従来の回転角度センサの軸断面構造図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  円形磁石
２  磁気ヨーク
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  扇形磁気ヨーク
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  ギャップ
４  磁性素子
４ａ，４ｄ  リニア型ホールセンサ
５  演算回路（密演算回路）
３１，３１ｂ，３１ｃ  リードスイッチ
３２  演算回路（粗演算回路）
５１  演算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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