(57)【要約】【課題】　簡易な方法で、車両の舵角を検出することのできる舵角センサを提供する。【解決手段】　ギヤ３と噛合して回転し、該ギヤ３よりも速い回転速度で回転するギヤ４と、ギヤ４に設けられ、ギヤ４と共に回転する磁石１０と、ギヤ４近傍の固定側に配置され、磁石１０の磁力線を検出する磁気センサ１１と、ギヤ３と連動して回転し、ギヤ４よりも遅い回転速度で回転するギヤ７と、ギヤ７に設けられ、ギヤ７と共に回転する磁石１２と、ギヤ７近傍の固定側に配置され、磁石１２の磁力線を検出する磁気センサ１３とを有し、磁気センサ１１、及び磁気センサ１３にて検出された角度データに基づいて、ステアリングシャフト２の回転角度を求めることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004138606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトと連動して回転する第１のギヤと、該第１のギヤと連動して回転し、第１のギヤよりも速い回転速度で回転する第２のギヤと、を有し、該第２のギヤの回転角度を測定して、前記ステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角センサにおいて、
　前記第２のギヤに設けられ、該第２のギヤと共に回転する小角度検出用磁石と、
　前記第２のギヤ近傍の固定側に配置され、前記小角度検出用磁石の磁力線を検出する小角度検出用磁気センサと、
　前記第１のギヤと連動して回転し、前記第２のギヤよりも遅い回転速度で回転する第３のギヤと、
　前記第３のギヤに設けられ、該第３のギヤと共に回転する大角度検出用磁石と、
　前記第３のギヤ近傍の固定側に配置され、前記大角度検出用磁石の磁力線を検出する大角度検出用磁気センサと、を有し、
　前記小角度検出用磁気センサ、及び大角度検出用磁気センサにて検出された角度データに基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を求めることを特徴とする舵角センサ。
【請求項２】
前記小角度検出用磁気センサは、前記第２のギヤの回転動に伴って、三角波の周期信号を出力し、
　前記大角度検出用磁気センサは、前記第３のギヤの回転動に伴って、前記小角度検出用磁気センサが出力する周期信号よりも、長い周期となる、三角波の周期信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の舵角センサ。
【請求項３】
前記ステアリングシャフトの絶対的な角度位置に応じて、前記小角度検出用磁気センサによる検出データと、前記大角度検出用磁気センサによる検出データとが異なるように設定されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の舵角センサ。
【請求項４】
前記大角度検出用磁気センサにより検出される検出値を、前記小角度検出用磁気センサにより検出される検出値に傾斜と一致させた信号を、変換信号として生成し、
　前記変換信号と、前記小角度検出用磁気センサによる検出結果との差分を求め、当該差分値を、所定のステップ数で除したときの余りの値に応じて、前記ステアリングシャフトの絶対舵角が前記大角度用磁気センサより出力される周期波形のうちの、何番目の周期に属しているかを判断することを特徴とする請求項３に記載の舵角センサ。
【請求項５】
前記小角度検出用磁気センサにより検出される検出値を、前記大角度検出用磁気センサにより検出される検出値に傾斜と一致させた信号を、変換信号として生成し、
　前記変換信号と、前記大角度検出用磁気センサによる検出結果との差分を求め、当該差分値を、所定のステップ数で除したときの余りの値に応じて、前記ステアリングシャフトの絶対舵角が前記小角度用磁気センサより出力される周期波形のうちの、何番目の周期に属しているかを判断することを特徴とする請求項３に記載の舵角センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、車両に搭載されるステアリングの回転角度を検出する舵角センサに係り、特に、検出の精度を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
　車両に搭載される舵角センサの従来例として、例えば、ステアリングと同軸的に大径のギヤを設置し、更に、この大径ギヤと噛合する小径のギヤを設置し、この小径ギヤの回転角度を検出する方式を用いたものが知られている。
【０００３】
　即ち、図１０に示すように、ステアリングシャフト１０１が回転すると、これに伴って、大径のギヤ１０２が回転し、該大径のギヤ１０２と噛合している小径のギヤ１０３が回転駆動する。また、小径のギヤ１０３の中心部には、磁石１０４が設置されており、更に、この磁石１０４近傍の固定側には、ホールＩＣ１０５が設置されている。従って、ホールＩＣ１０５により、磁石１０４の方向を検出することができ、ひいては小径のギヤ１０３の回転角度を検出することができる。
【０００４】
　よって、ホールＩＣ１０５の出力信号に基づいて、ステアリングシャフト１０１の回転角度を求めることができる。
　ところが、上述した構成を有する舵角センサにおいては、大径のギヤ１０２と小径のギヤ１０３の歯数が例えば、４：１といったように、小径のギヤ１０２の方が歯数が少なく、且つ、ステアリングシャフト１０１は、全体の操舵角度が約４回転足らずあるので、小径のギヤ１０３は全体で約１５回転することになる。
【０００５】
　従って、ホールＩＣ１０５により、小径のギヤ１０３の回転角度を検出することができるものの、ステアリングシャフト１０１の絶対位置、つまり、小径のギヤ１０３が、１５回転のうちの何回転目にあるかを認識することができない。このため、ステアリングシャフト１０１の操舵角度が０度、即ち、車両が直進状態となった位置を基準として、操舵角度を検出しなければならず、車両側から直進状態となったときの基準位置信号が与えられるまで、操舵角を検出することができないという欠点があった。
【０００６】
　また、この問題を解決するために、車両のイグニッションのオフ時においても舵角センサに通電することにより、舵角の変化量を常時監視する方法が提案されているが、この方法では、イグニッションオフ時においても、電力を消費するため、バッテリへの負担が大きいという問題が発生していた。
【特許文献１】特開２００２−３４０６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　上述したように、従来における舵角センサにおいては、車両の直進状態が検出されるまで舵角の検出ができないという問題があり、更に、イグニッションオフ時においても舵角センサに通電する方法では、消費電力が大きくなり、実用的でないという欠点があった。
【０００８】
　この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡易な方法で、車両の舵角を検出することのできる舵角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】
【０００９】
　上記目的を達成するため、本発明は、ステアリングシャフトと連動して回転する第１のギヤと、該第１のギヤと連動して回転し、第１のギヤよりも速い回転速度で回転する第２のギヤと、を有し、該第２のギヤの回転角度を測定して、前記ステアリングシャフトの回転角度を検出する舵角センサにおいて、前記第２のギヤに設けられ、該第２のギヤと共に回転する小角度検出用磁石と、前記第２のギヤ近傍の固定側に配置され、前記小角度検出用磁石の磁力線を検出する小角度検出用磁気センサと、前記第１のギヤと連動して回転し、前記第２のギヤよりも遅い回転速度で回転する第３のギヤと、前記第３のギヤに設けられ、該第３のギヤと共に回転する大角度検出用磁石と、前記第３のギヤ近傍の固定側に配置され、前記大角度検出用磁石の磁力線を検出する大角度検出用磁気センサと、を有し、前記小角度検出用磁気センサ、及び大角度検出用磁気センサにて検出された角度データに基づいて、前記ステアリングシャフトの回転角度を求めることを特徴とする。
【００１０】
　請求項２に記載の発明は、前記小角度検出用磁気センサは、前記第２のギヤの回転動に伴って、三角波の周期信号を出力し、前記大角度検出用磁気センサは、前記第３のギヤの回転動に伴って、前記小角度検出用磁気センサが出力する周期信号よりも、長い周期となる、三角波の周期信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
　請求項３に記載の発明は、前記ステアリングシャフトの絶対的な角度位置に応じて、前記小角度検出用磁気センサによる検出データと、前記大角度検出用磁気センサによる検出データとが異なるように設定されることを特徴とする。
【００１２】
　請求項４に記載の発明は、前記大角度検出用磁気センサにより検出される検出値を、前記小角度検出用磁気センサにより検出される検出値に傾斜と一致させた信号を、変換信号として生成し、前記変換信号と、前記小角度検出用磁気センサによる検出結果との差分を求め、当該差分値を、所定のステップ数で除したときの余りの値に応じて、前記ステアリングシャフトの絶対舵角が前記大角度用磁気センサより出力される周期波形のうちの、何番目の周期に属しているかを判断することを特徴とする。
【００１３】
　請求項５に記載の発明は、前記小角度検出用磁気センサにより検出される検出値を、前記大角度検出用磁気センサにより検出される検出値に傾斜と一致させた信号を、変換信号として生成し、前記変換信号と、前記大角度検出用磁気センサによる検出結果との差分を求め、当該差分値を、所定のステップ数で除したときの余りの値に応じて、前記ステアリングシャフトの絶対舵角が前記小角度用磁気センサより出力される周期波形のうちの、何番目の周期に属しているかを判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
　本発明に係る舵角センサでは、第１のギヤと連動して回転する第２のギヤ、及び第３のギヤを設け、第２のギヤは、第１のギヤよりも速い回転速度で回転するように設定し、且つ第３のギヤは第２のギヤよりも遅い回転速度で回転するように設定している。従って、第２のギヤの回転位置と、第３のギヤの回転位置を検出することにより、ステアリングシャフトの絶対舵角を確実、且つ容易に求めることができる。
【００１５】
　また、ステアリングシャフトの絶対的な角度位置に応じて、小角度検出用磁気センサによる検出データと、大角度検出用磁気センサによる検出データとが異なるように設定すれば、第２のギヤの回転位置と第３の回転位置により、ステアリングシャフトの舵角が一義的に決定されるので、より高精度な舵角の検出が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る舵角センサを示す概略構成図である。同図に示すように、この舵角センサ１は、ケース８内に収納されており、車両に搭載されるステアリングシャフト２と連動して回転するギヤ（第１のギヤ）３と、該ギヤ３と噛合しギヤ３と連動して回転するギヤ（第２のギヤ）４と、ギヤ３と噛合しギヤ３と連動して回転するギヤ５と、を具備している。
【００１７】
　また、ギヤ５と同軸的に連結され、当該ギヤ５よりも小径のギヤ６と、該ギヤ６と噛合されたギヤ７（第３のギヤ）と、を有している。そして、各ギヤ３〜７は、それぞれ基板９の上に設けられている。
【００１８】
　ギヤ４の中心部には、２極着磁の磁石（小角度検出用磁石）１０が設けられ、且つ、該磁石１０近傍の固定側の基板９上には、該磁石１０の磁力線の方向を検出するための磁気センサ（小角度検出用磁気センサ）１１が設けられている。
【００１９】
　同様に、ギヤ７の中心部には、２極着磁の磁石（大角度検出用磁石）１２が設けられ、該磁石１２の近傍の固定側の基板９上には、該磁石１２の磁力線の方向を検出するための磁気センサ（大角度検出用磁気センサ）１３が設けられている。
【００２０】
　また、図２は、当該舵角センサ１の制御系を示すブロック図であり、同図に示すように、各磁気センサ１１，１３は、制御部１４と連結されており、該制御部１４では、各磁気センサ１１，１３より出力される検出信号に基づいて、ステアリングシャフト２の回転角度を求める。
【００２１】
　図３は、磁石１０，１２と磁気センサ１１，１３との位置関係を示す説明図であり、ギヤ４，７の回転に伴って、磁石１０，１２が回転すると、該磁石１０，１２と対向して配置された磁気センサ１１，１３により、この方向が検出されるので、該磁気センサ１１，１３の出力信号に基づいて、ギヤ４、及びギヤ７の回転角度を求めることができる。
【００２２】
　各磁気センサ１１，１３は、１回転３６０［deg］を、２b分割してデジタル出力するように構成されている。そして、ギヤ３とギヤ４との間のギヤの速度比、及びギヤ３とギヤ７との間のギヤの速度比（ギヤ５，６を介した速度比）は、以下に示すように設定される。
【００２３】
　舵角センサ１の分解能（磁気センサ１１の角度ステップ）を「rez」とし、磁気センサ１１，１３のビット数を「ｂ」とし、ギヤ３に対するギヤ４，及びギヤ７の速度比をそれぞれｉ１，ｉ２とし、ギヤ３に対する磁気センサ１１，１３の周期をそれぞれｃ１，ｃ２とすると、磁気センサ１１，１３のそれぞれの周期ｃ１，ｃ２は、以下に示す（１），（２）式にて求めることができる。
【００２４】
　ｃ１＝rez×２b　＝３６０／ｉ１　　・・・（１）
　ｃ２＝３６０／ｉ２　　　　　　　　・・・（２）
　操舵角範囲内で、磁気センサ１１と磁気センサ１３の出力の組み合わせを一義的な組み合わせとするために、２つの磁気センサ１１，１３の周期は、（３）式の条件を満たすように設定される。
【００２５】
　（ｃ１とｃ２の最小公倍数）≧（操舵角範囲）　　・・・（３）
　例えば、分解能を１［deg］とし、磁気センサ１１，１３のビット数を６ビットとし、操舵角範囲を±１０８０［deg］とした場合には、ギヤ７の速度比ｉ２を「２」とすれば、磁気センサ１１の周期ｃ１は６４［deg］、磁気センサ１３の周期ｃ２は１８０［deg］となる。このとき、ギヤ４の速度比ｉ１は、３６０／６４＝５．６２５となり、ギヤ７の速度比ｉ２は、３６０／１８０＝２となる。
【００２６】
　これらの最小公倍数は、２８８０［deg］となり、通常の自動車の操舵角度範囲（±１０８０［deg］）を満足する値となる。
　このときの、磁気センサ１１，１３の全操舵角度範囲における出力信号の変化を図４に示す。また、その詳細図を図５に示す。
【００２７】
　図４に示すように、磁気センサ１３の出力信号ｓ２は、１８０［deg］の周期で鋸歯状（三角波状）に変化している。この出力信号ｓ２の周期数（鋸歯状波の個数）をｘ２（この例では１６個）とする。また、磁気センサ１１の出力信号は、６４［deg］の周期で鋸歯状に変化している。この基準信号ｓ１の周期数をｘ１（この例では４５個）とする。
【００２８】
　そして、上述した（３）式に示したように、ｃ１（６４［deg］）とｃ２（１８０［deg］）の最小公倍数が、１０８０［deg］以上（具体的には、２８８０［deg］）となるように設定されているので、ステアリングシャフト２の各操舵角度において、磁気センサ１１の出力信号と磁気センサ１３の出力信号とが同一となる角度位置は存在しない。換言すれば、磁気センサ１１の出力信号と、磁気センサ１３の出力信号が得られれば、ステアリングシャフト２の操舵角度は、一義的に決定されることになる。
【００２９】
　図５は、各磁気センサ１１，１３による、操舵角度の検出精度を示す説明図であり、磁気センサ１１の出力の各周期を、磁気センサ１３の出力信号を基準として示している。つまり、センサ１１-0〜１１-15は、図４に示した磁気センサ１３の出力信号波形ｓ２の、１個目の三角形から１６個目の三角形に対応する、磁気センサ１１の出力信号波形ｓ１を示しており、波形ｓ２の１個目の三角形に対応する波形ｓ１（波形ｓ１の三角形３個分）の立ち上がり点と、波形ｓ２の立ち上がり点は、一致しているので、センサ１１-0の出力信号波形は、原点（０，０）がスタート地点となっている。
【００３０】
　そして、磁気センサ１３による操舵角度の検出点が３［deg］であり、このときの精度範囲が、図中「Ａ」に示す範囲である場合で、磁気センサ１１による検出誤差が「ｑ」よりも大きい場合には、磁気センサ１１の出力信号と対応させることができない。つまり、図示の例では、センサ１１-5の信号であるか、センサ１１-10の信号であるか、を特定することができなくなり、結果として、磁気センサ１３と磁気センサ１１との一義的な対応がとれなくなってしまう。
【００３１】
　この磁気センサ１３の精度範囲「Ａ」内での、磁気センサ１１の隣り合った周期の出力との関係を、認識可能範囲ｑとすると、ｑは、以下の（４）式で求めることができる。
　ｑ＝｛２b−ｘ１×
　　　　（磁気センサ１３の精度範囲［LSB］）｝／ｘ２　・・・（４）
　そして、この認識可能範囲ｑが、１よりも大きければ、上述した一義的な決定が可能となる。このとき、磁気センサ１３の出力値に基づいて絶対値を演算する方式を採用すると、認識可能範囲ｑは小さくなる。このため、本実施形態では、認識可能範囲ｑを大きくするために、磁気センサ１３の立ち上がりの点を検出するようにし、デジタル的な誤差分を含まず、より正確な舵角位置を検出することが可能になるように設定している。
【００３２】
　但し、この誤差幅は、磁気センサ１３の精度に寄与することが大きい。従って、精度の良い磁気センサを用いれば、（４）式に示す条件や、立ち上がりを検出する方法を採用しなくても良い。また、磁気センサ１３のビット数ｂや分解能も、同様に精度範囲に寄与する。磁気センサ１３の精度範囲を１［LSB］としたとき、前述した例では、ｑの値が「１．１８７５（＞１）」となり、全ての条件を満たしている。
【００３３】
　次に、上述のように構成された本実施形態の動作を、図６に示すフローチャートを参照しながら説明する。
　ステアリングシャフト２の舵角検出処理が開始されると、磁気センサ１１よりギヤ３の回転角度が検出され（ステップＳＴ１）、この検出信号が制御部１４に供給される。そして、制御部１４では、この検出信号に基づいて、ステアリングシャフト２の絶対舵角を求めることができるかどうかが判断され（ステップＳＴ２）、絶対舵角が不明である場合には（ステップＳＴ２でＹＥＳ）、磁気センサ１３により検出されるギヤ７の回転角度を検出する（ステップＳＴ３）。
【００３４】
　その後、磁気センサ１１の検出信号、及び磁気センサ１３の検出信号に基づいて、ステアリングシャフト２の絶対舵角を求める（ステップＳＴ４）。
　この際、図４に示したように、磁気センサ１１の出力信号と、磁気センサ１３の出力信号とが得られれば、舵角を一義的に求めることができるので、確実且つ高精度にステアリングシャフト２の絶対舵角を検出することができる。
【００３５】
　このようにして、第１の実施形態に係る舵角センサ１では、ギヤ（第１のギヤ）３と連動して回転するギヤ（第２のギヤ）４、及びギヤ（第３のギヤ）７を配設し、各ギヤ４，７の回転角度を検出し、これらの検出値に基づいて、ステアリングシャフト２の舵角を求めるようにしているので、僅かな角度変化量に対しても、正確な舵角位置を検出することができるようになる。
【００３６】
　次に、第２の実施形態について説明する。装置構成は、図１に示した概略図、及び図２に示したブロック図と同様であるので、その説明を省略する。
　まず、第２の実施形態の原理について説明する。
【００３７】
　本実施形態では、前述した第１の実施形態と同様に、ギヤ４の速度比をｉ１、ギヤ７の速度比をｉ２とする。そして、図４に示したように、磁気センサ１１の出力を角度信号ｓ１、磁気センサ１３の出力信号を基準信号ｓ２とする。
【００３８】
　そして、基準信号ｓ２を、角度信号ｓ１と同一の傾きに変換した信号をｓ２′（以下、変換信号ｓ２′という）、以下の（１１）式にて求める。
　ｓ２′＝ｓ２×ｉ１／ｉ２　　・・・（１１）
　次いで、（１１）式にて求めた変換信号ｓ２′と、角度信号ｓ１との差分を演算し、その結果を信号sig０とする。即ち、以下の（１２）式の演算を行う。
【００３９】
　sig０＝ｓ２′−ｓ１　　・・・（１２）
　すると、この波形sig０は、図７に示す如くの、階段状に増加する波形Ｓa１となる。また、上述したように、基準信号ｓ２は、角度信号ｓ１の倍数となっていないので、１周期目の変換信号ｓ２′の立ち下がりの部分にて、波形sig０は若干マイナス側へ振幅し、その後、再度階段状に増加する波形Ｓa2となる。この際、図７の、点ｐ１，点ｐ２に示すように、変換信号ｓ２′の立ち上がり点と、角度信号ｓ１の立ち上がり点とは一致しないことになる。
【００４０】
　従って、点ｐ２の地点から階段状に増加する波形Ｓa2は、ステップ［LSB］（図７の縦軸方向）について、波形Ｓa1とは若干ずれた位置となっている。つまり、Ｌ１だけ嵩上げされている。そして、信号ｓ２′の、次の周期（３周期目）においては、再度ずれ幅（信号ｓ２′の立ち上がり点と、信号ｓ１の立ち上がり点とのずれ）が発生するので、波形Ｓa1、及びＳa2に対し、上下方向にずれた位置となる階段状の波形が得られる。
【００４１】
　よって、図７に示すように、変換信号ｓ２′の全周期において、回転角度の変化に対して、段階状に変化する波形Ｓa1、Ｓa2、・・が得られる。また、図４に示すように、信号ｓ２（或いは、信号ｓ２′）は、全部で１６個存在するので、階段状に変化する波形は、全部で１６個、即ち、Ｓa1、Ｓa2、・・・、Ｓa16まで存在することになる。
【００４２】
　次いで、前述の（１２）式にて得られたsig０に、バイアス成分δを加えることにより、sig１を求める。即ち、以下の（１３）式により、sig１を求める。
　sig１＝sig０＋δ　　・・・（１３）
　なお、バイアス成分δは、実際に検出される信号ｓ２の変動を平均化するために設定する値である。
【００４３】
　そして、（１３）式にて求められた信号sig１を、磁気センサ１１の分割数２b（例えば、ｂ＝６で２b＝６４）で除し、このときの余りｔ２を求める。即ち、以下の（１４）式にてｔ２を求める。
【００４４】
　ｔ２＝（sig１／２b）の余り
＝（sig１／６４）の余り     ・・・（１４）
　ここで、図７に示したように、縦軸のステップ数として、操舵角度と同一のスケールを設定する。その結果、各波形ｓ１，ｓ２，ｓ２′は、４５°の傾きで変化する。sig１の波形Ｓa1（１周期目の波形）と、波形ｓ１は、スタート位置が共に原点（０，０）であるので、sig１は６４で割り切れることになる。つまり、ｔ２＝０となる。
【００４５】
　また、sig１の波形Ｓa2（２周期目の波形）は、前述したように、点ｐ１と点ｐ２とがずれていることにより（一致しないことにより）、図中Ｌ１に示す分だけステップ数が増加しているので、（１４）式の演算結果はＬ１となる。そして、１６個の波形Ｓa1、Ｓa2、・・・、Ｓa16全てにおいて、Ｌ１はそれぞれ異なる値となる。
【００４６】
　換言すれば、（１４）式にてｔ２が求められると、このｔ２の値に基づいて、１６個存在するｓ２（或いは、ｓ２′）のうちの、どの波形に該当するかを、検知することができる。
【００４７】
　以下に、１６個の波形のうちの、どの波形に該当するかを検知する手順について、詳細に説明する。
　いま、磁気センサ１１の速度比を５．６２５、磁気センサ１３の速度比を２、ｂ＝６とし、且つ、ｓ２（或いは、ｓ２′）の１６個の波形Ｓa1、Ｓa2、・・・、Ｓa16の番号をそれぞれ、ｊ＝０，１，２，・・，１５とする。即ち、波形Ｓa1はｊ＝０、Ｓa2はｊ＝１、・・・、Ｓa16はｊ＝１５である。
【００４８】
　そして、各ｊに対して、以下の（１５）式に示す演算を行うことにより、変数ｔ１の値を求める。
　ｔ１＝２b×［｛（ｉ１／ｉ２×ｊ）を切り上げた値｝−ｉ１／ｉ２×ｊ］
＝６４×［｛（5.625／2×ｊ）を切り上げた値｝−5.625／2×ｊ］
・・・（１５）
　（１５）式の演算を行うことにより、波形Ｓa1、Ｓa2、・・・、Ｓa16について、それぞれ、ｔ１＝０，１２，２４，３６，４８，６０，８，２０，３２，４４，５６，４，１６，２８，４０，５２、という結果が得られる。
【００４９】
　つまり、以下の通りである。
　ｔ１＝　０のとき、ｊ＝０
　ｔ１＝１２のとき、ｊ＝１
　ｔ１＝２４のとき、ｊ＝２
　ｔ１＝３６のとき、ｊ＝３
　ｔ１＝４８のとき、ｊ＝４
　ｔ１＝６０のとき、ｊ＝５
　ｔ１＝　８のとき、ｊ＝６
　ｔ１＝２０のとき、ｊ＝７
　ｔ１＝３２のとき、ｊ＝８
　ｔ１＝４４のとき、ｊ＝９
　ｔ１＝５６のとき、ｊ＝１０
　ｔ１＝　４のとき、ｊ＝１１
　ｔ１＝１６のとき、ｊ＝１２
　ｔ１＝２８のとき、ｊ＝１３
　ｔ１＝４０のとき、ｊ＝１４
　ｔ１＝５２のとき、ｊ＝１５
　これを図に示すと、図８に示す如くとなり、ｔ１の値は、Δｔ刻み（Δｔ＝４）となっていることが分かる。
【００５０】
　従って、前述したｔ２の値と、ｔ１の値とを比較することにより、ｊを特定することができる。つまり、測定により求められた値ｔ２に対し、（１６）式が成立するｔ１の値を求め、この値に基づいて、ｊを特定することができる。
【００５１】
　ｔ１≦ｔ２＜ｔ１＋Δｔ　　　・・・（１６）
　例えば、測定データに基づいて求められたｔ２の値が、「５」であった場合は、ｔ１＝４（４≦５＜８）であるので、ｊ＝１１であることが検知される。
【００５２】
　そして、ｊは、図４に示した周期波形ｓ２（或いは、ｓ２′）の、左側からの順番（０から始まる順番）を示しているので、波形ｓ２の周期（この例では、１８０°）をｊ倍し、且つ、ｓ２′の検出値を加えれば、絶対舵角Θを求めることができる。
【００５３】
　即ち、以下に示す（１７）式により、絶対舵角Θを算出することができる。
　Θ＝ｓ２′＋ｃ２×ｊ　　　・・・（１７）
　但し、ｃ２は、波形ｓ２の周期である。
【００５４】
　これを、図４を用いて説明すると、上述のｔ２＝５である場合には、ｃ２＝１８０°とすると、角度Ｍ１として、１８０×１１＝１９８０が求められ、更に、角度Ｍ２（ｓ２′の値）を加算することにより、絶対舵角Θを求めることができる。
【００５５】
　更に、信号ｓ１をカウントアップし、（１８）式に示すように、これを加算することにより、より分解能の高い絶対舵角位置を求めることができる。
　α＝Θ＋ｓ１　　　・・・（１８）
　また、この外にも、角度に対するｓ１、ｓ２の組み合わせをデータテーブルの形でメモリ内に記憶しておき、測定されたｓ１、ｓ２の組み合わせと比較することにより、絶対舵角を求めるように構成することも可能である。
【００５６】
　次に、上述した処理の手順を、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
　まず、磁気センサ１１、及び磁気センサ１３の検出信号に基づいて、信号ｓ１、及び信号ｓ２を検出する（ステップＳＴ１１）。次いで、上述した（１１）式により、ｓ２′を求める（ステップＳＴ１２）。その後、（１３）式により、sig１を求め（ステップＳＴ１３）、（１４）式により、ｔ２を求める（ステップＳＴ１４）。
【００５７】
　そして、ステップＳＴ１４で求められたｔ２に対して、順次ｊをインクリメントし、（１６）式が成立するときの、ｔ１の値を求める（ステップＳＴ１５〜ＳＴ１７）。
　その後、求められたｔ１の値に対応するｊの値を用いて、（１７）式により、絶対舵角Θを求める（ステップＳＴ１８）。
【００５８】
　このようにして、本実施形態に係る舵角センサでは、磁気センサ１１、及び磁気センサ１３で得られる波形の、周期の差分に基づいて、現在の操舵角度が信号ｓ２の１６個の波形のうちのどの波形に対応しているかを検出する構成としている。また、磁気センサ１１により検出される信号ｓ１の周期と、磁気センサ１３により検出される信号ｓ２の周期の最小公倍数が、ステアリングの全体の操舵角度よりも大きくなるように設定されているので、ｔ２（１４式にて得られる値）として求められる余りの値は、１６個の波形で全て異なる値となり、絶対舵角Θを一意的に求めることができる。
【００５９】
　次に、本発明の舵角センサに係る第３の実施形態について説明する。第３の実施形態では、図１１に示すフローチャートの処理手順に従って、ステアリングの絶対舵角を求める。即ち、図１１は、第３の実施形態に係る舵角センサにおける舵角の概略的な検出手順を示すフローチャートであり、該フローチャートに示すように、まず、磁気センサ１１による検出信号に基づいて角度信号を検出し、更に、磁気センサ１３による検出信号に基づいて基準信号を検出する（ステップＳＴ２１）。
【００６０】
　次いで、検出した角度信号に基づいて、ステアリングの絶対位置を検出する（ステップＳＴ２２）。その後、絶対舵角位置を算出する（ステップＳＴ２３）。本実施形態では、前述した第２の実施形態と比較し、角度信号（磁気センサ１１の検出信号）に基づいて絶対舵角を測定する点で相違している。
【００６１】
　図１５は、角度を算出する詳細な手順を示すフローチャートであり、以下、該フローチャートを参照しながら、ステアリングの絶対舵角を算出する手順について説明する。
　まず、ギヤ（第２のギヤ）４に設けられた磁気センサ（小角度検出用磁気センサ）１１の出力信号（角度信号）ｓ１、及びギヤ（第３のギヤ）７に設けられた磁気センサ１３の出力信号（基準信号）ｓ２を検出する（ステップＳＴ３１）。
【００６２】
　次いで、磁気センサ１１の出力信号（角度信号）ｓ１を、磁気センサ１３の出力信号（基準信号）ｓ２の傾きに合わせた波形ｓ１′を生成する（ステップＳＴ３２）。そして、この波形ｓ１′を用いることにより、以下の手順で絶対舵角を求める。
【００６３】
　本実施形態では、ギア４の周期を９０°（ギヤ３が９０°回転するとギヤ４が１回転する）、ギヤ７の周期を１０２．３°（ギヤ３が１０２．３°回転するとギヤ７が１回転する）としており、その波形は、図１０に示す如くの鋸歯状波形となる。
【００６４】
　以下、この具体的な処理手順について説明する。まず、以下に示す（１９）式にてｓ１′を求める。
　ｓ１′＝ｓ１×ｉ２／ｉ１　　・・・（１９）
　次いで、以下の（２０）式により、波形ｓ１′と基準信号ｓ２との差分sig０を求める。
【００６５】
　sig０＝ｓ１′−ｓ２　　・・・（２０）
　この際、前述した第２の実施形態と同様に、角度信号ｓ１と基準信号ｓ２は、周期が異なっているので、差分sig０は、階段状の波形となると共に、立ち下がりの部分で、急激に小さい値をとることになる。
【００６６】
　その結果、図１２に示す如くの差分信号sig０が得られる。このsig０の値を磁気センサの総ＬＳＢ数で除し、その余りを求めることにより、ｓ１の周期により一義的な値として求めることができる。
【００６７】
　また、図１３は、各磁気センサ１１，１３による操舵角度の検出精度を示す説明図であり、磁気センサ１３の各周期を、磁気センサ１１の出力信号を基準として示している。つまり、センサ１３-0〜１３-24は、図１３に示した角度信号ｓ１の、２５個の三角形の左側からの順番を示しており、図５に示した場合と同様に、認識可能範囲ｑよりも小さい検出誤差とすることにより、高精度な検出が可能となる。
【００６８】
　また、図１４は、図１２に示した特性図を拡大したものであり、前述したように、信号ｓ１′と基準信号ｓ２との差分sig０は、角度信号ｓ１及び基準信号ｓ２がそれぞれデジタル信号であるので、該sig０は図１４のΔsig０に示す如くの、幅を持った値となっている。
【００６９】
　これに加え、前述したように、判定する値ｔ２は、ｓ１の周期を判定するための判定範囲（２b／ｘ１）の、下限値を中心として算出するので、判定範囲の中心を嵩上げする必要がある。
【００７０】
　ここで、嵩上げ値δは、判定範囲の半分とすれば良いので、以下の（２１）式にて嵩上げ値δを求める。
　δ＝（２b／ｘ１）／２　　・・・（２１）
　そして、以下に示す（２２）式により、この嵩上げ値δを、上述のsig０に加算することにより、嵩上げしたデータsig１を求める（図１５のステップＳＴ３３）。
【００７１】
　sig１＝sig０＋δ　　・・・（２２）
　そして、この値sig１を磁気センサ１１の総ＬＳＢで除し、その余りを求めることにより、信号ｓ１の周期により一義的な舵角を求めることができる（ステップＳＴ３４）。
【００７２】
　ｔ２＝ＭＯＤ（sig１，２b）　　・・・（２３）
　このｔ２の値と、ｔ２の理論値とを比較して、信号ｓ１の何周期目かを判定する。ｔ２の理論値をｔ１とすると、ｔ１は以下に示す（２４）式にて求めることができる。
【００７３】
　ｔ１＝２ｂ＊［｛（ｉ２／ｉ１＊ｊ）を切り上げた値｝−ｉ２／ｉ１＊ｊ］
・・・（２４）
　但し、ｊは周期番号を表し、ｊ＝０，１，２，３，・・・，（ｘ１−１）の整数とする。
【００７４】
　このｔ１の値は、ｘ１個存在し、その幅Δｔは、以下の（２５）式で示される。
　Δｔ＝２b／ｘ１　　・・・（２５）
　従って、ｔ２とｔ１が以下の（２６）式の関係を満たすときのｊが、周期番号となるのである（ステップＳＴ３５〜ＳＴ３７）。
【００７５】
　ｔ１（ｊ）≦ｔ２＜｛ｔ１（ｊ）＋Δｔ｝　　・・・（２６）
　以上の演算により得られた「ｊ」の値を用いて、以下の（２７）式により、ステアリングの絶対舵角αを算出することができる（ステップＳＴ３８）。
【００７６】
　α＝ｃ１＊ｊ＋ｓ１［ｓ１の分解能］
　　＝ｃ１＊ｊ＋ｓ１＊｛（３６０／２b）／ｉ１｝　・・・（２７）
　このようにして、第３の実施形態に係る舵角センサにおいては、前述した第２の実施形態とは反対に、磁気センサ１１より得られる角度信号ｓ１の傾きを、磁気センサ１３より得られる基準信号ｓ２の傾きに合わせて信号ｓ１′を生成し、更に、この信号ｓ１′と信号ｓ２との差分sig０を求める。その後、この差分データsig０に嵩上げ値δを加算することにより、信号sig１を生成し、この信号sig１を磁気センサ１３の総ＬＳＢ数（２b）で除することにより、その余りを求め、求められた余りの値に基づいて、ステアリングの絶対舵角αを求めている。従って、ステアリングの絶対舵角を高精度に求めることができる。
【００７７】
　また、従来より用いられている、ギヤ４，ギヤ７の構造をそのままとし、これらのギヤ４，７に取り付けられた磁気センサ１１，１３の分解能を変更することなく、高精度な絶対舵角の検出が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
　ステアリングシャフト等の、複数回転する回転体の舵角検出に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の一実施形態に係る舵角センサを示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る舵角センサの制御系を示すブロック図である。
【図３】磁石と磁気センサの配置関係を示す説明図である。
【図４】ステアリングシャフトの操舵角度に対する、磁気センサ１１の出力信号ｓ１、磁気センサ１３の出力信号ｓ２、及び変換信号ｓ２′を示す特性図である。
【図５】磁気センサ１１による検出精度を示す特性図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る舵角センサの動作を示すフローチャートである。
【図７】図４に示した特性図を詳細に示す説明図である。
【図８】ｔとｊの関係を示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る舵角センサの動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る舵角センサの、角度信号ｓ１と基準信号ｓ２を示す特性図である。
【図１１】第３の実施形態に係る舵角センサにおける概略的な舵角の検出手順を示すフローチャートである。
【図１２】sig０，sig１の波形を示す特性図である。
【図１３】センサ１１の出力波形、及びセンサ１３の出力波形を示す特性図である。
【図１４】図１２に示す波形の詳細図である。
【図１５】絶対舵角を求める際の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】従来における舵角センサの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００８０】
　１　舵角センサ
　２　ステアリングシャフト
　３　ギヤ（第１のギヤ）
　４　ギヤ（第２のギヤ）
　５，６　ギヤ
　７　ギヤ（第３のギヤ）
　８　ケース
　９　基板
　１０　磁石（小角度検出用磁石）
　１１　磁気センサ（小角度検出用磁気センサ）
　１２　磁石（大角度検出用磁石）
　１３　磁気センサ（大角度検出用磁気センサ）
　１４　制御部
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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