(57)【要約】【課題】検出範囲に関わらず精度の高い検出結果を一意に出力すること。【解決手段】検出対象の回転角度変化に応じて所定周期の検出信号を出力する第１回転角度検出手段１０Ｌと、検出対象の回転角度変化に応じて第１回転角度検出手段１０Ｌと同一の周期で、かつ位相が１／４周期ずれた検出信号を出力する第２回転角度検出手段１０Ｒと、第１回転角度検出手段１０Ｌから取得した検出信号Ｓ１が高リニアリティ範囲にある場合には、第２回転角度検出手段１０Ｒから取得した検出信号Ｓ２が平均レベルＶＭを超えているか否かに基づいて第１回転角度検出手段１０Ｌの検出位相を決定し、この決定した検出位相と第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１とに基づいて回転角度を決定する回転角度決定部２０とを備えている。【選択図】　　　図１
2004061458.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象の回転角度変化に応じて所定周期の検出信号を出力する第１の回転角度検出手段と、
前記検出対象の回転角度変化に応じて前記第１回転角度検出手段と同一の周期で、かつ位相が１／４周期ずれた検出信号を出力する第２の回転角度検出手段と、
一方の回転角度検出手段から取得した検出信号が予め設定した出力レベルの範囲にある場合には、他方の回転角度検出手段から取得した検出信号の出力レベルに基づいて一方の回転角度検出手段の検出位相を決定し、この決定した検出位相と前記一方の回転角度検出手段から取得した検出信号とに基づいて回転角度を決定する回転角度決定手段と
を備えたことを特徴とする回転センサ。
【請求項２】
前記回転角度検出手段は、
磁性材から成り、励磁コイルに通電した場合にコアとの間に周方向に沿って磁束密度が非均一となる磁界を形成する第１の回転角検出要素と、
導電材から成り、前記第１の回転角検出要素に対して相対回転した場合に前記非均一となる磁界を横切る面積の割合が変化するように移動する第２の回転角検出要素と
を備え、検出対象の回転角度変化に応じて前記第１の回転角検出要素および前記第２の回転角検出要素が相対回転するとともに、これら第１および第２の回転角検出要素の相対回転に基づく前記励磁コイルのインピーダンス変化に従って検出信号を出力するものであることを特徴とする請求項１に記載の回転センサ。
【請求項３】
前記第１の回転角検出要素の周方向に沿った一部に導体を配設することにより、前記非均一となる磁界を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の回転センサ。
【請求項４】
前記第１の回転角検出要素の１８０°となる範囲に連続して導体を配設し、かつ前記第２の回転角検出要素をこの導体に対応する大きさの弧状に形成したことを特徴とする請求項３に記載の回転センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、検出対象の回転角度変化を検出するための回転センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６および図７は、この種の従来技術を示したものである。この回転センサは、例えば自動車に設けられ、トーションジョイントＴＪを介して連結された主動シャフトＭＳと従動シャフトＳＳとにより構成されたステアリングシャフトＳと車体側との相対回転角度を検出するためのもので、コア１、ステータ２およびロータ３を備えて構成してある。
【０００３】
コア１は、絶縁磁性材によって太径の円環状に形成したもので、基準プレート４に取り付けてある。ステータ２は、絶縁磁性材によって円環状に形成したもので、上記コア１の内周面との間に間隙を確保した状態で該コア１と同一軸心となる態様で上記基準プレート４に取り付けてある。このステータ２には、導体５、例えば銅箔を設けてあるとともに、励磁コイル６が設けてある。導体５は、ステータ２の外周面において１８０°となる範囲に薄い層状に貼り付けてある。励磁コイル６は、通電した場合にコア１との間に磁界を形成するためのものである。ロータ３は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電材によって半円筒状に形成したものである。このロータ３は、半円筒の軸心をコア１の軸心に合致させ、かつ該軸心回りに回転する態様でコア１とステータ２との間に配設してある。
【０００４】
上記のように構成した回転センサでは、励磁コイル６に交流電流を流すと、コア１とステータ２との間に交流磁界が形成される。ここで、上記回転センサにおいては、ステータ２において導体５を設けた部分と、導体５を設けていない部分とで磁界の強さが相互に異なるようになり、周方向に沿って磁束密度が非均一となる。すなわち、導体５を設けた部分にあっては、当該導体５に渦電流が誘起され、この渦電流によって逆向きに磁界が形成されるため、導体５を設けていない部分に比べてトータルの磁束密度が小さくなる。この結果、コア１とステータ２との間には、導体５が存在して磁束密度が小さい領域Ｆａと、導体５が存在せずに磁束密度が大きい領域Ｆｂとが１８０°ずつ形成されることになる。
【０００５】
こうした周方向に沿って非均一となる磁界に対してステータ２とロータ３とを相対回転させると、当該ロータ３において磁束密度が小さい領域Ｆａに位置する面積と、磁束密度が大きい領域Ｆｂに位置する面積との割合が漸次変化する。このため、ロータ３に誘起される渦電流の大きさがステータ２とロータ３との相対回転角度に応じて変化することになり、励磁コイル６のインピーダンスもこれに応じて変化するようになる。従って、例えばステータ２を車体側に固定して設ける一方、ロータ３をステアリングシャフトＳに連結し、これら車体側とステアリングシャフトＳとの間に回転角度変化が生じた場合にステータ２およびロータ３が相対回転するように配置すれば、励磁コイル６のインピーダンス変化を通じて車体側とステアリングシャフトＳとの相対回転角度変化を検出することが可能になる。
【０００６】
図８は、上述した回転センサにおいてステータ２とロータ３との相対回転角度変化に対する検出結果を示したグラフである。同図８からも明らかなように、上記回転センサによれば、３６０°の周期を持ったほぼ三角波状の検出信号を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した回転センサでは、１つの検出値に対して回転角度としては２つの値を取り得る。具体的には、図８中に例示するように、検出値がＶ１であった場合、回転角度としてはα１およびα２が候補となり、これらのいずれであるかを識別することが困難である。
【０００８】
しかも、図８において０°（３６０°）および１８０°を検出する場合、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、ステータ２に設けた導体５のエッジとロータ３のエッジとが互いに近接した状態となる。このように導体５のエッジとロータ３のエッジとが互いに近接した状態にあっては、両者の相対回転角度変化が必ずしも励磁コイル６のインピーダンスをリニアに変化させるとは限らず、特定の検出範囲によっては高い検出精度を期待することが困難となる場合がある。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みて、検出範囲に関わらず精度の高い検出結果を一意に出力することのできる回転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】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る回転センサは、検出対象の回転角度変化に応じて所定周期の検出信号を出力する第１の回転角度検出手段と、前記検出対象の回転角度変化に応じて前記第１回転角度検出手段と同一の周期で、かつ位相が１／４周期ずれた検出信号を出力する第２の回転角度検出手段と、一方の回転角度検出手段から取得した検出信号が予め設定した出力レベルの範囲にある場合には、他方の回転角度検出手段から取得した検出信号の出力レベルに基づいて一方の回転角度検出手段の検出位相を決定し、この決定した検出位相と前記一方の回転角度検出手段から取得した検出信号とに基づいて回転角度を決定する回転角度決定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
つまり、この発明によれば、検出範囲に関わらず、いずれか一方の回転角度検出手段から取得した検出信号を予め設定した出力レベルの範囲、例えば高リニアリティ範囲とすることができるため、これを選択することによって精度の高い検出結果を得ることが可能となる。しかも、一方の回転角度検出手段の出力結果から得られる２つの値は、互いに他方の回転角度検出手段から取得した検出信号の出力レベルが異なるため、当該検出信号の出力レベルに基づいて一方の回転角度検出手段の出力結果を一意に決定することができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係る回転センサは、上記請求項１において、前記回転角度検出手段が、磁性材から成り、励磁コイルに通電した場合にコアとの間に周方向に沿って磁束密度が非均一となる磁界を形成する第１の回転角検出要素と、導電材から成り、前記第１の回転角検出要素に対して相対回転した場合に前記非均一となる磁界を横切る面積の割合が変化するように移動する第２の回転角検出要素とを備え、検出対象の回転角度変化に応じて前記第１の回転角検出要素および前記第２の回転角検出要素が相対回転するとともに、これら第１および第２の回転角検出要素の相対回転に基づく前記励磁コイルのインピーダンス変化に従って検出信号を出力するものであることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係る回転センサは、上記請求項１または２において、前記第１の回転角検出要素の周方向に沿った一部に導体を配設することにより、前記非均一となる磁界を形成することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係る回転センサは、上記請求項３において、前記第１の回転角検出要素の１８０°となる範囲に連続して導体を配設し、かつ前記第２の回転角検出要素をこの導体に対応する大きさの弧状に形成したことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明に係る回転センサの好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１および図２は、本発明の実施の形態である回転センサを示したものである。ここで例示する回転センサは、図には明示していないが、例えば自動車に設けられ、ステアリングシャフトと車体側との相対回転角度を検出するためのもので、左右２つの回転角度検出手段１０を備えている。２つの回転角度検出手段１０は、同一の構成を有したものであるため、以下においては、図１において左方に位置する回転角度検出手段１０の構成に添え字「Ｌ」、図１において右方に位置する回転角度検出手段１０の構成に添え字「Ｒ」を付して説明することとする。
【００１７】
図１および図２に示すように、回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒは、支持軸１１Ｌ，１１Ｒと、支持軸１１Ｌ，１１Ｒの周囲に設けたコア１２Ｌ，１２Ｒ、ステータ１３Ｌ，１３Ｒおよびロータ１４Ｌ，１４Ｒとを備えている。
【００１８】
支持軸１１Ｌ，１１Ｒは、基準プレート１５Ｌ，１５Ｒに対して回転可能に配設したもので、該基準プレート１５Ｌ，１５Ｒから突出した端部にインプットギア１６Ｌ，１６Ｒを備えている。なお、基準プレート１５Ｌ，１５Ｒは筐体１１５に固定して設けられている。
【００１９】
コア１２Ｌ，１２Ｒは、絶縁磁性材によって太径の筒状に形成したもので、筒の軸心を支持軸１１Ｌ，１１Ｒの軸心に合致させた状態で基準プレート１５Ｌ，１５Ｒに取り付けてある。
【００２０】
ステータ１３Ｌ，１３Ｒは、円環状に形成され、上記コア１２Ｌ，１２Ｒの内周面との間に間隙を確保した状態で該コア１２Ｌ，１２Ｒと同一軸心となる態様で上記基準プレート１５Ｌ，１５Ｒに取り付け固定される。これらステータ１３Ｌ，１３Ｒは、絶縁磁性材によって円環状に形成されたコイルコア１３ａＬ，１３ａＲに、導体１７Ｌ，１７Ｒを設けてあるとともに、励磁コイル１８Ｌ，１８Ｒを設けて形成される。導体１７Ｌ，１７Ｒは、例えば銅、アルミニウム、銀等の金属によって０．２ｍｍ程度の薄い箔状に形成したもので、ステータ１３Ｌ，１３Ｒの外周面において、始点を同じくして１８０°となる範囲を覆う態様で層状に貼り付けてある。なお、この導体１７Ｌ，１７Ｒは、必ずしもステータ１３Ｌ，１３Ｒの外周面に貼り付ける必要はなく、コア１２Ｌ，１２Ｒの内周面側に貼り付けるようにしても良い。励磁コイル１８Ｌ，１８Ｒは、交流励磁電流が流された場合に、コア１２Ｌとコイルコア１３ａＬとの間、およびコア１２Ｒとコイルコア１３ａＲとの間のそれぞれに、交流磁界を形成するためのものである。
【００２１】
ロータ１４Ｌ，１４Ｒは、円板状を成す基部１４ａＬ，１４ａＲと、この基部１４ａＬ，１４ａＲの外周縁部から軸心方向に沿って突設した半円筒状のロータ部１４ｂＬ，１４ｂＲとを備えたもので、基部１４ａＬ，１４ａＲを介して支持軸１１Ｌ，１１Ｒに固定し、ロータ部１４ｂＬ，１４ｂＲがコア１２Ｌ，１２Ｒとステータ１３Ｌ，１３Ｒとの間において支持軸１１Ｌ，１１Ｒの軸心回りに回転するように構成してある。このロータ１４Ｌ，１４Ｒは、少なくとも上述したロータ部１４ｂＬ，１４ｂＲを銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電材によって形成してある。
【００２２】
上記のように構成した２つの回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒは、個々のインプットギア１６Ｌ，１６Ｒを直接、あるいは適宜ギア列を介して歯合させ、例えば、図１に示されるように、ステータ１３Ｌの導体１７Ｌとロータ１４Ｌのロータ部１４ｂＬとは９０°の範囲に亘って対向してセッティングするのに対し、ステータ１３Ｒの導体１７Ｒとロータ１４Ｒのロータ部１４ｂＲとは対向しないようにセッティングする等、ステータ１３Ｌ，１３Ｒに対するロータ１４Ｌ，１４Ｒの位相が互いに９０°ずれるようにセッティングしてある。
【００２３】
また、上記回転センサは、回転角度決定部２０を備えている。回転角度決定部２０は、各回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒから検出信号が与えられた場合に、これら検出信号に基づいて回転角度を決定し、該決定した回転角度を外部出力するものである。それぞれの回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒから検出信号が出力される原理は以下の通りである。
【００２４】
まず、上記のように構成した回転センサでは、各回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒの励磁コイル１８Ｌ，１８Ｒに交流電流を流すと、それぞれコア１２Ｌ，１２Ｒとステータ１３Ｌ，１３Ｒとの間に交流磁界が形成される。この場合、図６に示した従来の回転センサと同様に、ステータ１３Ｌ，１３Ｒにおいて導体１７Ｌ，１７Ｒを設けた部分と、導体１７Ｌ，１７Ｒを設けていない部分とで磁界の強さが相互に異なるようになり、導体１７Ｌ，１７Ｒが存在して磁束密度が小さい領域Ｆａと、導体１７Ｌ，１７Ｒが存在せずに磁束密度が大きい領域Ｆｂとが１８０°ずつ形成されることになる。
【００２５】
こうした周方向に沿って非均一となる磁界に対してステータ１３Ｌ，１３Ｒとロータ１４Ｌ，１４Ｒとを相対回転させると、当該ロータ１４Ｌ，１４Ｒのロータ部１４ｂＬ，１４ｂＲにおいて磁束密度が小さい領域Ｆａに位置する面積と、磁束密度が大きい領域Ｆｂに位置する面積との割合が漸次変化する。このため、ロータ１４Ｌ，１４Ｒのロータ部１４ｂＬ，１４ｂＲに誘起される渦電流の大きさがステータ１３Ｌ，１３Ｒとロータ１４Ｌ，１４Ｒとの相対回転角度に応じて変化することになり、励磁コイル１８Ｌ，１８Ｒのインピーダンスもこれに応じて変化するようになる。
【００２６】
図３（ａ）および図３（ｂ）は、上述した回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒにおいてステータ１３Ｌ，１３Ｒとロータ１４Ｌ，１４Ｒとの相対回転角度変化に対する検出結果を示したグラフである。同図３からも明らかなように、各回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒからは、それぞれ３６０°の周期をもった同一のほぼ三角波状を成す検出信号Ｓ１，Ｓ２が出力されることになる。
【００２７】
ここで、本実施の形態の回転センサにあっても、個々の回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒの構成が、図６に示した従来の回転センサと同様であるため、上述したように、１つの検出値に対して回転角度としては２つの値を取り得る。また、ステータ１３Ｌ，１３Ｒに設けた導体１７Ｌ，１７Ｒのエッジとロータ１４Ｌ，１４Ｒのエッジとが互いに近接した状態においては両者の相対回転角度変化が必ずしも励磁コイル１８Ｌ，１８Ｒのインピーダンスをリニアに変化させるとは限らず、高い精度を期待することができない。これは、コア１２Ｌ，１２Ｒとステータ１３Ｌ，１３Ｒとの間に形成された磁束密度が小さい領域Ｆａと磁束密度が大きい領域Ｆｂとの境界部分の磁束密度がシャープに変動せず、ある角度の範囲内に徐々に変化する領域が存在するために発生する。つまり、この磁束密度が徐々に変化する領域をロータ１４Ｌ，１４Ｒの周方向端となるエッジが横切ると、出力信号レベルの変動量（勾配）も小さくなるため、対応する信号の山の部分と谷の部分とが丸みを帯びることになり、例えば、図３において高閾値レベル（例えば４／５レベル＝ＶＨ）を超える範囲、並びに低閾値レベル（例えば１／５レベル＝ＶＬ）を下回る範囲では、リニアリティの劣化が比較的顕著となる。
【００２８】
但し、本実施の形態の回転センサにおいては、上述したように、ステータ１３Ｌ，１３Ｒに対するロータ１４Ｌ，１４Ｒの位相が互いに９０°ずれるように２つの回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒをセッティングしてあるため、検出信号Ｓ１，Ｓ２に９０°、つまり１／４周期の位相差が生じるようになる。
【００２９】
従って、本実施の形態の回転センサによれば、一方の回転角度検出手段から与えられた１つの検出値に対して２つの回転角度を取り得る場合であっても、他方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が所定の閾値レベル（例えば１／２レベル＝平均レベルＶＭ）を超えているか否かで相互に異なるようになり、この他方の回転角度検出手段の出力レベルを参照すれば、一方の回転角度検出手段の検出位相を特定して回転角度を決定することができるようになる。
【００３０】
また、一方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が高閾値レベルを超える範囲、あるいは低閾値レベルを下回る範囲にある場合には、常に他方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が高閾値レベルと低閾値レベルとの範囲となる。換言すれば、本実施の形態の回転センサによれば、いずれか一方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が常に高閾値レベルと低閾値レベルとの間（以下、高リニアリティ範囲という）の値となる。
【００３１】
そこで、上記回転角度決定部２０は、これら２つの回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒから出力される検出信号Ｓ１，Ｓ２を利用して上述した問題を解決するようにしている。
【００３２】
図４は、上述した回転角度決定部２０の処理手順を示すフローチャートである。以下、この図４を参照しながら、回転角度決定部２０の処理内容を説明し、併せて本発明の特徴部分についてさらに詳述する。なお、以下においては、図１において左方に配置した回転角度検出手段を第１回転角度検出手段１０Ｌと称し、この第１回転角度検出手段１０Ｌから出力される検出信号をＳ１とするとともに、右方に配置した回転角度検出手段を第２回転角度検出手段１０Ｒと称し、この第２回転角度検出手段１０Ｒから出力される検出信号をＳ２として説明を行う。また、以下の説明においては、検出信号Ｓ１，Ｓ２の信号レベルの変動範囲を予め測定し、その範囲に従ってＶＭ，ＶＨ，ＶＬを設定してあるものとする。この場合、ＶＭは信号変動範囲のほぼ中間となる平均レベル、ＶＨは信号変動範囲の約４／５レベル（高閾値レベル）、ＶＬは信号変動範囲の約１／５レベル（低閾値レベル）である。高閾値レベルＶＨと低閾値レベルＶＬとの間を単に高リニアリティ範囲と称するのは先と同様である。
【００３３】
まず、回転角度決定部２０は、第１回転角度検出手段１０Ｌおよび第２回転角度検出手段１０Ｒからそれぞれの検出信号Ｓ１，Ｓ２を取得し（ステップＳ１０１）、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１が高リニアリティ範囲にあるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。例えば図３（ａ）のＶ０で示すように、検出信号Ｓ１が高リニアリティ範囲にある場合には、当該検出信号Ｓ１に基づいて回転角度を算出する（ステップＳ１０３）。この場合、高リニアリティ範囲にある検出信号Ｓ１に基づいて回転角度の算出を行うのであるから、その算出結果が正確な値になることは言うまでもない。但し、上述したように、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１のみからは、Ｖ０に対応した２つの回転角度α０１およびα０２が算出されることになる。
【００３４】
その後、回転角度決定部２０は、第１回転角度検出手段１０Ｌから与えられた検出信号Ｓ１の検出位相を特定するべく、第２回転角度検出手段１０Ｒの検出信号Ｓ２が平均レベルＶＭを上回っているか否かを判断する（ステップＳ１０４）。
【００３５】
ステップＳ１０４の判断において、第２回転角度検出手段１０Ｒの検出信号Ｓ２が平均レベルＶＭ以下である場合には、図３（ｂ）に示すように、検出位相が１８０°未満の範囲であると特定することができる（ステップＳ１０５）。従って、上記回転角度決定部２０は、ステップＳ１０３で算出した結果と、ステップＳ１０５で特定した検出位相とに基づいて回転角度をα０１と決定し、これを出力することができるようになる（ステップＳ１０６，ステップＳ１１２）。
【００３６】
これに対し、ステップＳ１０４の判断において、第２回転角度検出手段１０Ｒの検出信号Ｓ２が平均レベルＶＭを超えている場合には、図３（ｂ）に示すように、検出位相が１８０°以上の範囲であると特定することができる（ステップＳ１０７）。従って、上記回転角度決定部２０は、ステップＳ１０３で算出した結果と、ステップＳ１０７で特定した検出位相とに基づいて回転角度をα０２と決定し、これを出力することができるようになる（ステップＳ１０６、ステップＳ１１２）。
【００３７】
一方、ステップＳ１０２の判断において、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１が高リニアリティ範囲にない場合には、手順をステップＳ１０８に進め、第２回転角度検出手段１０Ｒの検出信号Ｓ２に基づいて回転角度を算出する。ここで、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１が高リニアリティ範囲にない場合には、例えば図３（ｂ）のＶ９で示すように、第２回転角度検出手段１０Ｒの検出信号Ｓ２が高リニアリティ範囲となるため、回転角度を正確に算出することが可能となる。但し、この場合においても、第２回転角度検出手段１０Ｒの検出信号Ｓ２のみからは、２つの回転角度α９１およびα９２が算出されることになる。
【００３８】
その後、回転角度決定部２０は、第２回転角度検出手段１０Ｒから与えられた検出信号Ｓ２の検出位相を特定するべく、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１が平均レベルＶＭを上回っているか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
【００３９】
ステップＳ１０９の判断において、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１が平均レベルＶＭ以下である場合には、図３（ａ）に示すように、検出位相が９０°未満の範囲（０°以上）、もしくは２７０°以上の範囲（３６０°未満）であると特定することができる（ステップＳ１１０）。従って、上記回転角度決定部２０は、ステップＳ１０８で算出した結果と、ステップＳ１１０で特定した検出位相とに基づいて回転角度をα９１と決定し、これを出力することができるようになる（ステップＳ１０６，ステップＳ１１２）。
【００４０】
これに対し、ステップＳ１０９の判断において、第１回転角度検出手段１０Ｌの検出信号Ｓ１が平均レベルＶＭを超えている場合には、図３（ａ）に示すように、検出位相が９０°以上２７０°未満の範囲であると特定することができる（ステップＳ１１１）。従って、上記回転角度決定部２０は、ステップＳ１０８で算出した結果と、ステップＳ１１１で特定した検出位相とに基づいて回転角度をα９２と決定すし、これを出力することができるようになる（ステップＳ１０６，ステップＳ１１２）。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態の回転センサによれば、一方の回転角度検出手段から与えられた１つの検出値に対して２つの回転角度を取り得る場合であっても、他方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が平均レベルＶＭを超えているか否かに基づいて一方の回転角度検出手段の検出位相を特定して回転角度を決定することができるようになる。しかも、本実施の形態の回転センサによれば、いずれか一方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が常に高リニアリティ範囲の値となるため、検出範囲に関わらず、算出される回転角度に常に高い精度を期待することが可能となる。従って、例えばステアリングシャフトと車体側との相対回転角度変化を一方のインプットギアから入力すれば、これらステアリングシャフトと車体側との相対回転角度変化を、その検出範囲に関わらず常に精度よく一意に検出することができるようになる。
【００４２】
なお、回転角度検出手段の詳細構成は、上述した実施の形態に限らない。例えば励磁コイル１８Ｌ，１８Ｒをコア１２Ｌ，１２Ｒに設けるようにしても良いし、コア１２Ｌ，１２Ｒとステータ１３Ｌ，１３Ｒとを逆に配置しても構わない。さらに、ステータ１３Ｌ，１３Ｒ側を支持軸１１Ｌ，１１Ｒに連結してロータとする一方、ロータ１４Ｌ，１４Ｒ側を固定してステータとしても良い。なお、非均一となる磁界を１８０°の範囲で設けているため、検出範囲を３６０°とすることができるが、必ずしも１８０°の範囲に設ける必要もない。この場合には、検出信号の周期が３６０°とはならないが、１／４周期だけ位相をずらせば、同様の作用効果を奏することが可能である。
【００４３】
また、２つの回転角度検出手段１０Ｌ，１０Ｒを左右に並設するようにしているが、互いに１／４周期だけ位相がずれた検出信号を出力すればよく、任意の配置態様を取ることが可能であり、例えば図５に示す変形例のように、同一の軸心上に設けることも可能である。
【００４４】
この図５に示す変形例の回転センサも実施の形態１と同様に、例えば自動車に設けられ、ステアリングシャフトと車体側との相対回転角度を検出するためのもので、上下２つの回転角度検出手段１０を備えている。２つの回転角度検出手段１０は、同一の構成を有したものであるため、以下においては、図５（ａ）において上方に位置する回転角度検出手段１０の構成に添え字「Ｕ」、図５において下方に位置する回転角度検出手段１０の構成に添え字「Ｄ」をそれぞれ付す一方、両者で共通となる構成には添え字を付さずに説明することとする。
【００４５】
図５に示すように、回転角度検出手段１０Ｕ，１０Ｄは、上下共通となる支持軸１１と、支持軸１１の周囲に設けた上下共通のコア１２、上下個別のステータ１３Ｕ，１３Ｄおよび上下共通のロータ１４とを備えたもので、筐体１１５の内部に収容してある。
【００４６】
支持軸１１は、筐体１１５に対して所定の軸心回りに回転可能となる態様で配設してある。
【００４７】
コア１２は、絶縁磁性材によって太径の筒状に形成したもので、筒の軸心を支持軸１１の軸心に合致させた状態で筐体１１５に取り付け固定してある。
【００４８】
ステータ１３Ｕ，１３Ｄは、円環状に形成され、上記コア１２の内周面との間に間隙を確保した状態で該コア１２と同一軸心となる態様で上記基準プレート１５Ｕ，１５Ｄに取り付け固定される。図からも明らかなように、上方の基準プレート１５Ｕは、下方のステータ１３Ｄを介して下方の回転角度検出手段１０Ｄに取り付けてあり、この下方の基準プレート１５Ｄを介して筐体１１５に取り付け固定されている。
【００４９】
これらステータ１３Ｕ，１３Ｄは、絶縁磁性材によって円環状に形成されたコイルコア１３ａＵ，１３ａＤに、導体１７Ｕ，１７Ｄを設けてあるとともに、励磁コイル１８Ｕ，１８Ｄを設けて形成される。導体１７Ｕ，１７Ｄは、例えば銅、アルミニウム、銀等の金属によって０．２ｍｍ程度の薄い箔状に形成したもので、ステータ１３Ｕ，１３Ｄの外周面において１８０°となる範囲を覆い、かつ上下で位相が互いに１８０°ずれる態様で層状に貼り付けてある。なお、この導体１７Ｕ，１７Ｄは、必ずしもステータ１３Ｕ，１３Ｄの外周面に貼り付ける必要はなく、コア１２の内周面側に貼り付けるようにしても良い。励磁コイル１８Ｕ，１８Ｄは、交流励磁電流が流された場合に、コア１２とコイルコア１３ａＵとの間、およびコア１２とコイルコア１３ａＤとの間のそれぞれに、交流磁界を形成するためのものである。
【００５０】
ロータ１４は、円板状を成す基部１４ａと、この基部１４ａの外周縁部から軸心方向に沿って突設した半円筒状のロータ部１４ｂとを備えたもので、基部１４ａを介して支持軸１１に固定し、ロータ部１４ｂがコア１２とステータ１３Ｕ，１３Ｄとの間において支持軸１１の軸心回りに回転するように構成してある。このロータ１４は、少なくとも上述したロータ部１４ｂを銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電材によって形成してある。
【００５１】
上記のように構成した回転角度検出手段１０Ｕ，１０Ｄからは、ステータ１３Ｕ，１３Ｄとロータ１４との間に相対回転角度変化が発生すると、実施の形態１と同様に、それぞれ３６０°の周期をもち、位相が互いに９０°ずれた同一のほぼ三角波状を成す検出信号Ｓ１，Ｓ２が出力されることになる。
【００５２】
なお、図には明示していないが、上記回転センサに対しても、実施の形態１と同様の回転角度決定部が設けてあり、各回転角度検出手段１０Ｕ，１０Ｄから検出信号が与えられた場合に、図４に示したフローチャートに従って回転角度を決定し、該決定した回転角度を外部出力するように構成してある。
【００５３】
従って、この変形例の回転センサによれば、一方の回転角度検出手段から与えられた１つの検出値に対して２つの回転角度を取り得る場合であっても、他方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が平均レベルＶＭを超えているか否かに基づいて一方の回転角度検出手段の検出位相を特定して回転角度を決定することができるようになる。しかも、いずれか一方の回転角度検出手段から与えられた検出信号が常に高リニアリティ範囲の値となるため、検出範囲に関わらず、算出される回転角度に常に高い精度を期待することが可能となる。従って、例えばステアリングシャフトと車体側との相対回転角度変化を支持軸から入力すれば、これらステアリングシャフトと車体側との相対回転角度変化を、その検出範囲に関わらず常に精度よく一意に検出することができるようになる。
【００５４】
なお、この変形例においても回転角度検出手段の詳細構成は、上述したものに限らず、例えば励磁コイル１８Ｕ，１８Ｄをコア１２に設けるようにしても良いし、コア１２とステータ１３Ｌ，１３Ｒとを逆に配置しても構わない。さらに、ステータ１３Ｌ，１３Ｒ側を支持軸１１に連結してロータとする一方、ロータ１４側を固定してステータとしても良い。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、互いに１／４周期ずれた検出信号を出力するように２つの回転角度検出手段を設け、一方の回転角度検出手段から取得した検出信号が予め設定した出力レベルの範囲にある場合には、他方の回転角度検出手段から取得した検出信号の出力レベルに基づいて一方の回転角度検出手段の検出位相を決定し、この決定した検出位相と前記一方の回転角度検出手段から取得した検出信号とに基づいて回転角度を決定するようにしているため、回転角度変化をその検出範囲に関わらず常に精度よく一意に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である回転センサを示した概念図である。
【図２】図１に示した回転センサの断面図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は図１に示した回転センサからの出力結果を示すグラフである。
【図４】図１に示した回転角度決定部の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図１に示した回転センサの変形例を示したもので、（ａ）は断面側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は従来の回転センサを示したものである。
【図７】図６に示した回転センサの断面図である。
【図８】図６に示した回転センサの出力結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０Ｌ，１０Ｒ，１０Ｕ，１０Ｄ　　　回転角度検出手段
１１Ｌ，１１Ｒ，１１　　　支持軸
１２Ｌ，１２Ｒ，１２　　　コア
１３Ｌ，１３Ｒ，１３Ｕ，１３Ｄ　　　ステータ
１３ａＬ，１３ａＲ，１３ａＵ，１３ａＤ　　　コイルコア
１４Ｌ，１４Ｒ，１４　　　ロータ
１４ａＬ，１４ａＲ，１４ａ　　　基部
１４ｂＬ，１４ｂＲ，１４ｂ　　　ロータ部
１５Ｌ，１５Ｒ，１５Ｕ，１５Ｄ　　　基準プレート
１６Ｌ，１６Ｒ　　　インプットギア
１７Ｌ，１７Ｒ，１７Ｕ，１７Ｄ　　　導体
１８Ｌ，１８Ｒ，１８Ｕ，１８Ｄ　　　励磁コイル
２０　　　回転角度決定部
１１５　　　筐体
Ｆａ　　　磁束密度が小さい領域
Ｆｂ　　　磁束密度が大きい領域
【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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【図８】
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