(57)【要約】【課題】  車両側の上位システムがステアリングシャフトの中立位置を容易且つ確実に検出することができる舵角検出装置を提供すること。【解決手段】  舵角検出装置１に、ステアリングシャフトに連動して回転する検出用ギア３〜４と、検出用ギア３の回転角度を検出する磁気センサ３２と、検出用ギア４の回転角度を検出する磁気センサ４２と、磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を共に出力した場合には、中立位置信号を出力するＡＮＤ回路５と、を備えさせた。ここで、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に、Ｚ相のパルス信号を共に出力し、磁気センサ３２の周期数ｘ１と磁気センサ４２の周期数ｘ２とは、互いに素である。【選択図】      図１
2005043224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングシャフトに連動して回転する第１の検出用ギア及び第２の検出用ギアと、
前記第１の検出用ギアの回転角度を検出し、当該検出された回転角度がステアリングシャフトの中立位置に対応する角度である場合に、検出信号を出力する第１の検出手段と、
前記第２の検出用ギアの回転角度を検出し、当該検出された回転角度がステアリングシャフトの中立位置に対応する角度である場合に、検出信号を出力する第２の検出手段と、
前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段が、前記検出信号を共に出力した場合には、前記ステアリングシャフトが中立位置にある旨の中立位置信号を出力する出力手段と、を備え、
前記第１の検出手段及び前記第２の検出手段は、前記ステアリングシャフトが中立位置にある場合に、前記検出信号を共に出力し、前記第１の検出手段の周期数と前記第２の検出手段の周期数とは、互いに素であることを特徴とする舵角検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の舵角検出装置において、
前記第１の検出手段は、前記第１の検出用ギアの回転角度が第１の角度範囲に含まれる場合には、検出信号を出力し、
前記第２の検出手段は、前記第２の検出用ギアの回転角度が第２の角度範囲に含まれる場合には、検出信号を出力することを特徴とする舵角検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の舵角検出装置において、
前記第１の角度範囲及び前記第２の角度範囲は、可変であることを特徴とする舵角検出装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の舵角検出装置において、
前記第１の角度範囲及び前記第２の角度範囲は、当該第１の角度範囲に対応する前記ステアリングシャフトの操舵範囲が、前記第１の検出手段の周期を前記第２の検出手段の周期数で除算して得られる角度範囲より小さく、且つ、当該第２の角度範囲に対応する前記ステアリングシャフトの操舵範囲が、前記第２の検出手段の周期を前記第１の検出手段の周期数で除算して得られる角度範囲より小さくなるように、設定されることを特徴とする舵角検出装置。
【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の舵角を検出する舵角検出装置であって、特に、ステアリングシャフトの中立位置を検出することができる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ステアリングシャフトの中立位置を検出し、当該検出された中立位置を基準としたステアリングシャフトの舵角を検出する技術が知られている（例えば、特許文献１）。なお、中立位置とは、車両等直進状態におけるステアリングシャフトの位置を意味する。
【０００３】
当該技術では、ステアリングシャフトの側面に沿って設けられ、ステアリングシャフトと一体的に回転する着磁リングと、当該着磁リングの一個所に設けられた磁石と、当該着磁リングの円周上に設けられた磁気センサを有する。
【０００４】
ここで、磁気センサは、磁石が当該磁気センサを通過する際に、当該磁石の磁力線を検出して、検出信号を出力する。また、着磁リングは、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に、磁石が磁気センサを通過するように、設けられる。
【０００５】
したがって、磁気センサは、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に、検出信号を出力することができるので、当該検出信号に基づいて、ステアリングシャフトの中立位置を検出することができる。
【０００６】
しかし、ステアリングシャフトは左右両方向に一回転以上回転するので、磁石は、ステアリングシャフトが中立位置以外の位置（例えば、中立位置から一回転した位置）にある場合でも、磁気センサを通過する。このため、磁気センサは、ステアリングシャフトが中立位置以外の位置にある場合でも、検出信号を出力する。
【０００７】
したがって、当該技術では、車両側の上位システムにおいて、磁気センサから出力された検出信号のうち、どの検出信号がステアリングシャフトの中立位置に対応するものかを推定する必要がある。
【０００８】
このため、当該技術では、車両側の上位システムは、車両が一定時間以上走行している場合に出力された検出信号を、ステアリングシャフトの中立位置に対応するものであると推定していた。
【特許文献１】特開２０００−１８０１１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、当該技術では、車両を一定時間以上走行させないとステアリングシャフトの中立位置を検出することができないので、当該検出に手間がかかっていた。
【００１０】
本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、その主に目的とするところは、車両側の上位システムがステアリングシャフトの中立位置を容易且つ正確に検出することができる舵角検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本願請求項１記載の発明は、ステアリングシャフトに連動して回転する第１の検出用ギア及び第２の検出用ギアと、第１の検出用ギアの回転角度を検出し、当該検出された回転角度がステアリングシャフトの中立位置に対応する角度である場合に、検出信号を出力する第１の検出手段と、第２の検出用ギアの回転角度を検出し、当該検出された回転角度がステアリングシャフトの中立位置に対応する角度である場合に、検出信号を出力する第２の検出手段と、第１の検出手段及び第２の検出手段が、検出信号を共に出力した場合には、ステアリングシャフトが中立位置にある旨の中立位置信号を出力する出力手段と、を備え、第１の検出手段及び第２の検出手段は、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に、検出信号を共に出力し、第１の検出手段の周期数と第２の検出手段の周期数とは、互いに素であることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の舵角検出装置において、第１の検出手段は、第１の検出用ギアの回転角度が第１の角度範囲に含まれる場合には、検出信号を出力し、第２の検出手段は、第２の検出用ギアの回転角度が第２の角度範囲に含まれる場合には、検出信号を出力することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の舵角検出装置において、第１の角度範囲及び第２の角度範囲は、可変であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載の舵角検出装置において、第１の角度範囲及び第２の角度範囲は、当該第１の角度範囲に対応するステアリングシャフトの操舵範囲が、第１の検出手段の周期を第２の検出手段の周期数で除算して得られる角度範囲より小さく、且つ、当該第２の角度範囲に対応するステアリングシャフトの操舵範囲が、第２の検出手段の周期を第１の検出手段の周期数で除算して得られる角度範囲より小さくなるように、設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本願特許請求の範囲に記載の発明によれば、車両側の上位システムは、ステアリングシャフトの中立位置を容易且つ正確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜図４に基づいて、本発明の第１の実施の形態に係る舵角検出装置１の構成及び各構成要素の主な機能について説明する。なお、図１は、舵角検出装置１を示す概略構成図であり、図２は、舵角検出装置１の制御系を示すブロック図であり、図３は、磁気センサ３２または磁気センサ４２から出力される信号の内容を示す説明図であり、図４は、磁気センサ３２、４２から出力される検出信号のビット数と舵角検出装置１の操舵角検出分解能との関係を示す図表である。
【００１７】
図１に示すように、舵角検出装置１は、ケース１０内に収納されており、メインギア２と、検出用ギア（第１の検出用ギア）３と、検出用ギア（第２の検出用ギア）４と、磁石３１、４１と、磁気センサ（第１の検出手段）３２と、磁気センサ（第２の検出手段）４２と、ＡＮＤ回路（出力手段）５を備える。
【００１８】
メインギア２は、ステアリングシャフトと一体となって回転する。したがって、本実施の形態では、ステアリングシャフトの操舵範囲とメインギア２の回転範囲とが一致する。
【００１９】
また、ステアリングシャフトの操舵範囲は０〜２１６０［ｄｅｇ］である（左右３回転分の操舵範囲に対応する）。なお、当該操舵範囲は他の範囲であってもよい。
【００２０】
検出用ギア３〜４は、メインギア２、即ちステアリングシャフトに連動して回転する。なお、検出用ギア３の歯数は、検出用ギア４の歯数よりも大きくなっている。したがって、検出用ギア３は、検出用ギア４よりも遅い回転速度で回転する。
【００２１】
磁石３１は、２極に着磁された磁石であり、検出用ギア３の回転中心部に設けられる。そして、検出用ギア３と共に回転する。
【００２２】
磁気センサ３２は、磁石３１の近傍に設置され、磁石３１の磁力線の方向、即ち検出用ギア３の回転角度を、時計回りを正方向として０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲で検出する。
【００２３】
そして、図３に示すように、検出された回転角度に対応するｎビット（ｎは６〜１０の整数）のデジタル信号を生成し、出力することが可能である。また、当該生成されたデジタル信号を３相（Ａ相、Ｂ相、Ｚ相）パルス信号に変換し、図２に示すように、Ａ相、Ｂ相のパルス信号を車両側の上位システムに出力し、Ｚ相のパルス信号をＡＮＤ回路５に出力する。
【００２４】
具体的には、図３に示すように、検出された回転角度が０［ｄｅｇ］となる場合に最低値（即ち０）のデジタル信号を生成し、検出された回転角度が０［ｄｅｇ］に対して３６０／２ｎ［ｄｅｇ］大きくなる毎に、１大きな値のデジタル信号を生成する。なお、図３は、ｎ＝６の場合を一例として示している。
【００２５】
ここで、３６０／２ｎ［ｄｅｇ］は、デジタル信号の各値に対応する検出用ギア３の回転角度範囲、即ち、磁気センサ３２の出力分解能である。例えば、ｎ＝６の場合、出力分解能は、５．６２５［ｄｅｇ］となる。出力分解能が小さいほど、デジタル信号の各値に対応する検出用ギア３の回転角度範囲が小さくなるので、磁気センサ３２は、検出用ギア３の回転角度を精密に検出することができる。
【００２６】
そして、磁気センサ３２は、生成されたデジタル信号の値が４大きくなる毎に、パルス信号をＡ相、Ｂ相からそれぞれ出力する。なお、磁気センサ３２は、Ａ相、Ｂ相からは、オン信号とオフ信号とが一組になったパルス信号を出力する。また、Ａ相からパルス信号を出力した後、デジタル信号の値が１大きくなったタイミングで、Ｂ相からパルス信号を出力する。したがって、検出用ギア３が時計回りに回転する場合、Ｂ相のパルス信号は、Ａ相のパルス信号に対して１／４波長遅れて出力される。逆に、検出用ギア３が反時計回りに回転する場合、Ｂ相のパルス信号は、Ａ相のパルス信号に対して１／４波長早く出力される。
【００２７】
また、磁気センサ３２は、デジタル信号の値が所定値（図３に示す場合では、「０００１０１」）となる場合に、Ｚ相からパルス信号（検出信号）を出力する。ここで、当該所定値の範囲は自由に変更可能であり、当該範囲を変更することで、パルス信号の出力タイミング及び幅を変更することができる。
【００２８】
ここで、磁気センサ３２の出力分解能と、磁気センサ３２の操舵角度検出分解能との関係を、図４に基づいて説明する。なお、操舵角度検出分解能とは、デジタル信号の各値に対応するステアリングシャフトの操舵範囲を意味する。したがって、操舵角度検出分解能が小さいほど、デジタル信号の各値に対応するステアリングシャフトの操舵範囲が小さくなるので、磁気センサ３２は、ステアリングシャフトの操舵角度を精密に求めることができる。なお、本実施の形態では、磁気センサ３２を用いてステアリングシャフトの操舵角度を求めるので、磁気センサ３２の操舵角度検出分解能が、そのまま舵角検出装置１の操舵角度検出分解能となる。
【００２９】
図４に示すように、磁気センサ３２の操舵角度検出分解能は、以下の式（１）により求められる。
【００３０】
（磁気センサ３２の操舵角度検出分解能）＝（磁気センサ３２の出力分解能）／（検出用ギア３の速度比）  …（１）
ここで、検出用ギア３の速度比は、ステアリングシャフトが単位角度回転する間に検出用ギア３が回転する角度を意味し、以下の式（２）により求められる。ここで、ｚ０は、ステアリングシャフトと一体となって回転するギア（本実施の形態では、メインギア２）の歯数であり、ｚ１は、検出用ギア３の歯数である。
【００３１】
（検出用ギア３の速度比）＝ｚ０／ｚ１  …（２）
なお、磁気センサ４２の操舵角度検出分解能は、同様に、以下の式（３）〜（４）により求められる。ここで、ｚ２は、検出用ギア４の歯数である。
【００３２】
（磁気センサ４２の操舵角度検出分解能）＝（磁気センサ４２の出力分解能）／（検出用ギア４の速度比）  …（３）
（検出用ギア４の速度比）＝ｚ０／ｚ２  …（４）
例えば、磁気センサ３２が６ビットのデジタル信号を出力し、且つ検出用ギア３の速度比が５．６２５である場合、磁気センサ３２の操舵角度検出分解能は１〔ｄｅｇ〕となる。ここで、操舵角度検出分解能は整数または有限小数となることが望ましい。
【００３３】
図１に示す磁石４１は、２極に着磁された磁石であり、検出用ギア４の回転中心部に設けられる。そして、検出用ギア４と共に回転する。
【００３４】
磁気センサ４２は、磁石４１の近傍に設置され、磁石４１の磁力線の方向、即ち検出用ギア４の回転角度を、時計回りを正方向として０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲で検出する。
【００３５】
そして、検出された回転角度に対応するｎビット（ｎは６〜１０の整数）のデジタル信号を生成し、出力することが可能である。また、当該生成されたデジタル信号を３相（Ａ相、Ｂ相、Ｚ相）パルス信号に変換する。そして、図２に示すように、当該３相パルス信号のうち、Ｚ相のパルス信号（検出信号）を、ＡＮＤ回路５に出力する。デジタル信号及びパルス信号の具体的な生成、変換、出力方法は、磁気センサ３２と同様である。
【００３６】
ＡＮＤ回路５は、図２に示すように、磁気センサ３２、４２からＺ相のパルス信号を共に与えられた場合に、ステアリングシャフトが中立位置にある旨の中立位置信号を生成して車両側の上位システムに出力する。
【００３７】
次に、磁気センサ３２の周期ｃ１と磁気センサ４２の周期ｃ２がどのように設定されるかについて説明する。ここで、磁気センサ３２の周期ｃ１は、検出用ギア３が１回転する間にステアリングシャフトが回転する角度であり、磁気センサ４２の周期ｃ２は、検出用ギア４が１回転する間にステアリングシャフトが回転する角度であり、以下の式（５）〜（６）により求められる。
【００３８】
ｃ１＝３６０＊ｚ１／ｚ０  …（５）
ｃ２＝３６０＊ｚ２／ｚ０  …（６）
当該周期ｃ１〜ｃ２は、ＡＮＤ回路５がステアリングシャフトの操舵範囲内で一度だけ中立位置信号を出力することができるように、以下の式（７）を満たすように設定される。
【００３９】
（ｃ１とｃ２の最小公倍数）≧（ステアリングシャフトの操舵範囲）  …（７）
したがって、本実施の形態では、周期ｃ１と周期ｃ２との最小公倍数が２１６０［ｄｅｇ］以上となるように、周期ｃ１〜ｃ２が設定される。
【００４０】
なお、周期ｃ１〜ｃ２が当該条件を満たす場合、磁気センサ３２の周期数ｘ１と磁気センサ４２の周期数ｘ２は、互いに素となる。ここで周期数ｘ１は、ステアリングシャフトが操舵範囲内を回転する間に検出用ギア３が回転する回数である。同様に、周期数ｘ２は、ステアリングシャフトが操舵範囲内を回転する間に検出用ギア４が回転する回数である。周期数ｘ１〜ｘ２は、以下の式（８）〜（９）により求められる。
【００４１】
ｘ１＝（ｃ１とｃ２の最小公倍数）／ｃ１  …（８）
ｘ２＝（ｃ１とｃ２の最小公倍数）／ｃ２  …（９）
次に、周期ｃ１〜ｃ２をこのように設定する理由を、（ｚ０、ｚ１、ｚ２）＝（１３５、４８、３４）の場合を一例として、図５〜図６に基づいて説明する。なお、図５は、ステアリングシャフトの操舵角度と磁気センサ３２、４２から出力されるデジタル信号の値との関係を示す特性図であり、図６は、磁気センサ３２、４２のＺ相から出力されるパルス信号の出力タイミングを示した特性図である。また、図５は、ｎ＝１０の場合を一例として示している。
【００４２】
図５に示す折れ線２０は、ステアリングシャフトの操舵角度（横軸）と、０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲におけるステアリングシャフトの操舵角度（縦軸）との関係を示す。一方、折れ線３０は、ステアリングシャフトの操舵角度（横軸）と、磁気センサ３２から出力されるデジタル信号の値（縦軸）との関係を示す。また、折れ線４０は、ステアリングシャフトの操舵角度（横軸）と、磁気センサ４２から出力されるデジタル信号の値（縦軸）との関係を示す。なお、図５中のｃ０はステアリングシャフトと一体となって回転するギア（本実施の形態では、メインギア２）の周期である。
【００４３】
図５に示すように、周期ｃ１は１２８［ｄｅｇ］であり、周期ｃ２は約９０．７［ｄｅｇ］であるので、最小公倍数は約２１７６［ｄｅｇ］となる。したがって、周期ｃ１〜ｃ２は、式（７）の条件を満たす。
【００４４】
この場合、図５に示すように、ステアリングシャフトの操舵範囲内においては、磁気センサ３２から出力されるデジタル信号と磁気センサ４２から出力されるデジタル信号との組合せは、当該組合せに対応するステアリングシャフトの操舵角度が異なる場合、当該操舵角度が０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲では同一であっても、互いに異なることとなる。
【００４５】
例えば、ステアリングシャフトの操舵角度が１８０［ｄｅｇ］、５４０［ｄｅｇ］となる（０〜３６０［ｄｅｇ］の範囲では、当該操舵角度は何れも１８０［ｄｅｇ］となる）場合には、磁気センサ３２から出力されるデジタル信号の値は、それぞれ異なる値ａ１、ａ２となり、磁気センサ４２から出力されるデジタル信号の値は、それぞれ異なる値ｂ１、ｂ２となる。したがって、ステアリングシャフトの操舵角度が１８０［ｄｅｇ］の場合、当該組合せは（ａ１、ｂ１）となり、５４０［ｄｅｇ］の場合、当該組合せは（ａ２、ｂ２）となるので、当該組合せは互いに異なることとなる。
【００４６】
また、磁気センサ３２、４２は、デジタル信号の値が当該磁気センサ３２、４２に設定された所定値に一致した場合に、Ｚ相のパルス信号を出力する。
【００４７】
したがって、例えば、ステアリングシャフトの操舵角度が０［ｄｅｇ］である場合に、磁気センサ３２、４２から出力されるデジタル信号の値をそれぞれａ３、ｂ３とすると、磁気センサ３２、４２の所定値をそれぞれａ３、ｂ３に設定することで、磁気センサ３２、４２は、以下のようにＺ相のパルス信号を出力する。即ち、図６に示すように、磁気センサ３２は、デジタル信号の値がａ３になった場合に、Ｚ相のパルス信号を出力し、磁気センサ４２は、デジタル信号の値がｂ３になった場合に、Ｚ相のパルス信号を出力する。
【００４８】
ここで、検出用ギア３、４の速度比は、１より大きいので、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトの操舵範囲内でＺ相のパルス信号を複数回出力する。しかし、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトの操舵角度が０［ｄｅｇ］となる場合にのみ、Ｚ相のパルス信号を共に出力する。当該デジタル信号の組合せが（ａ３、ｂ３）となるのは、ステアリングシャフトの操舵角度が０［ｄｅｇ］となる場合のみだからである。
【００４９】
よって、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に磁気センサ３２、４２が出力するデジタル信号の値をそれぞれａ４、ｂ４とすると、磁気センサ３２、４２の所定値をそれぞれａ４、ｂ４に設定することで、磁気センサ３２、４２は、以下のようにＺ相のパルス信号を出力する。即ち、磁気センサ３２は、デジタル信号の値がａ４（ステアリングシャフトの中立位置に対応する角度）になった場合に、Ｚ相のパルス信号を出力する。同様に、磁気センサ４２は、デジタル信号の値がｂ４（ステアリングシャフトの中立位置に対応する角度）になった場合に、Ｚ相のパルス信号を出力する。
【００５０】
ここで、検出用ギア３、４の速度比は、１より大きいので、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトの操舵範囲内でＺ相のパルス信号を複数回出力する。しかし、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、Ｚ相のパルス信号を共に出力する。デジタル信号の組合せが（ａ４、ｂ４）となるのは、ステアリングシャフトが中立位置にある場合のみだからである。
【００５１】
以上により、周期ｃ１〜ｃ２が式（７）の条件を満たせば、磁気センサ３２、４２を上述したように設定することで、磁気センサ３２、４２は、Ｚ相のパルス信号を複数回出力する場合であっても、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、Ｚ相のパルス信号を共に出力する。
【００５２】
これにより、ＡＮＤ回路５は、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、中立位置信号を出力することができる。
【００５３】
したがって、車両側の上位システムでは、ＡＮＤ回路５が中立位置信号を出力した際にステアリングシャフトが中立位置にあると判定することで、ステアリングシャフトの正確な中立位置を検出することができる。なお、その後に磁気センサ３２から与えられたＡ相のパルス信号及びＢ相のパルス信号に基づいて、ステアリングシャフトの中立位置からの回転角度を検出することができる。回転方向については、Ａ相のパルス信号がＢ相のパルス信号よりも先に与えられた場合には、ステアリングシャフトは反時計回りに回転すると判定し、Ｂ相のパルス信号がＡ相のパルス信号よりも先に与えられた場合には、ステアリングシャフトは時計回りに回転すると判定することができる。
【００５４】
次に、舵角検出装置１の組み付け方法について説明する。まず、舵角検出装置１のメインギア２を、検出対象となるスパイラルケーブルまたはステアリングシャフトに固定する。次いで、スパイラルケーブルまたはステアリングシャフトを中立位置まで回転させる。次いで、当該磁気センサ３２、４２がこの位置でＺ相のパルス信号を共に出力するように、磁気センサ３２、４２の所定値を設定する。
【００５５】
ここで、当該所定値は、単一の値に設定してもよいし、一定の範囲（第１の角度範囲、第２の角度範囲）を有する値に設定してもよい。単一の値に設定した場合には、上述したように、磁気センサ３２、４２は、スパイラルケーブルまたはステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、Ｚ相のパルス信号を共に出力することができる。
【００５６】
一方、一定の範囲を有する値に設定する場合、当該範囲について以下の式（１０）〜（１１）の条件を共に満たすように、所定値を設定するのが望ましい。当該条件を満たさないと、ステアリングシャフトの操舵範囲内において、磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を複数回共に出力する可能性があるからである。ここで、ｗ１は、磁気センサ３２がＺ相のパルス信号を出力している間にステアリングシャフトが回転する角度（第１の角度範囲に対応するステアリングシャフトの操舵範囲）、即ち磁気センサ３２のＺ相のパルス幅である。同様に、ｗ２は、磁気センサ４２がＺ相のパルス信号を出力している間にステアリングシャフトが回転する角度（第２の角度範囲に対応するステアリングシャフトの操舵範囲）、即ち磁気センサ４２のＺ相のパルス幅である。また、式（１０）の分母（（２＾ｎ）＊（磁気センサ３２の操舵角度検出分解能））は磁気センサ３２の周期ｃ１であり、式（１１）の分母（（２＾ｎ）＊（磁気センサ４２の操舵角度検出分解能））は磁気センサ４２の周期ｃ２である。
【００５７】
ｗ１＜（２＾ｎ／ｘ２）＊（磁気センサ３２の操舵角度検出分解能）  …（１０）
ｗ２＜（２＾ｎ／ｘ１）＊（磁気センサ４２の操舵角度検出分解能）  …（１１）
ここで、所定値の範囲について上述した式（１０）〜（１１）の条件を共に満たせば、ステアリングシャフトの操舵範囲内において、磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を一回だけ共に出力することができる理由を説明する。
【００５８】
即ち、検出用ギア３の一回転中、磁気センサ４２がＺ相のパルス信号を出力するタイミングは、磁気センサ３２の周期ごとに異なる。例えば、磁気センサ４２のデジタル信号の値がｂ１のときに磁気センサ４２がＺ相のパルス信号を出力する場合、当該デジタル信号の値がｂ１となる際の検出用ギア３の回転角度は、磁気センサ３２の周期ごとに異なる（図５参照）。ここで、当該タイミングに対応する検出用ギア３の回転角度はｘ２個存在し、かつ、各回転角度間の幅は、（３６０／ｘ２）〔ｄｅｇ〕となる。そして、当該幅に対応するステアリングシャフトの回転角度は、（ｃ１／ｘ２）〔ｄｅｇ〕となる。磁気センサ３２についても、同様である。
【００５９】
したがって、ステアリングシャフトの操舵範囲内において磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を一回だけ共に出力するためには、磁気センサ３２のＺ相のパルス信号の幅は、少なくとも、周期ｃ１をｘ２で除算して得られる値よりも小さくする必要がある（式（１０）の条件）。同様に、磁気センサ４２のＺ相のパルス信号の幅は、少なくとも、周期ｃ２をｘ１で除算して得られる値よりも小さくする必要がある（式（１１）の条件）。
【００６０】
よって、所定値の範囲について上述した式（１０）〜（１１）の条件を共に満たせば、ステアリングシャフトが中立位置である場合にのみ磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を共に出力することができる。
【００６１】
また、このように設定することで、ステアリングシャフトが中立位置に達する場合には、ステアリングシャフトがパルス幅ｗ１とパルス幅ｗ２の重複範囲を回転する間、磁気センサ３２、４２はＺ相のパルス信号を共に出力することができる。
【００６２】
以上により、本第１の実施の形態では、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に、Ｚ相のパルス信号を共に出力するように設定され、且つ、磁気センサ３２の周期数ｘ１と磁気センサ４２の周期数ｘ２とは、互いに素となる。
【００６３】
したがって、上述したように、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を出力することができるので、ＡＮＤ回路５は、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、中立位置信号を出力することができる。
【００６４】
これにより、車両側の上位システムでは、ＡＮＤ回路５が中立位置信号を出力した際にステアリングシャフトが中立位置にあると判定することで、ステアリングシャフトの正確な中立位置を検出することができる。
【００６５】
また、ステアリングシャフトの中立位置を検出するために、ステアリングシャフトが搭載される車両等を走行させる必要がないので、車両側の上位システムは、ステアリングシャフトの中立位置を容易に検出することができる。
【００６６】
また、磁気センサ３２の所定値を一定の範囲（第１の角度範囲）を有する値に設定することができ、且つ、磁気センサ４２の所定値を一定の範囲（第２の角度範囲）を有する値に設定することができる。
【００６７】
これにより、磁気センサ３２、４２は、ステアリングシャフトが中立位置に達する場合には、ステアリングシャフトがパルス幅ｗ１とパルス幅ｗ２の重複範囲を回転する間、Ｚ相のパルス信号を共に出力することができる。
【００６８】
これにより、例えば、ステアリングシャフトを搭載する車両が直進している間に、ステアリングシャフトが中立位置から多少ずれた場合（例えば、砂利道を走行している場合）であっても、ＡＮＤ回路５は、中立位置信号を出力することができる。
【００６９】
また、磁気センサ３２、４２の所定値は可変なので、当該所定値を変更することで、磁気センサ３２、４２が共にＺ相のパルス信号を出力する範囲、即ち、ステアリングシャフトが中立位置にあると判定される範囲を変更することができる。
【００７０】
また、磁気センサ３２、４２の所定値の範囲は、上述した式（１０）〜（１１）を満たすように設定されるので、舵角検出装置１は、ステアリングシャフトが中立位置でない場合に、磁気センサ３２、４２がＺ相のパルス信号を共に出力することを防止することができる。
【００７１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図７〜図８に基づいて、本発明の第２の実施の形態に係る舵角検出装置１ａの構成及び各構成要素の主な機能について説明する。なお、図７は、舵角検出装置１ａを示す概略構成図であり、図８は、磁気センサ２２、３２から出力されるパルス信号の出力タイミングを示したタイミングチャートである。
【００７２】
図７に示すように、舵角検出装置１ａは、図示しないケース内に収納されており、メインギア（第２の検出用ギア）２と、検出用ギア（第１の検出用ギア）３と、磁石２１、３１と、磁気センサ（第１の検出手段）３２と、磁気センサ（第２の検出手段）２２と、図示しないＡＮＤ回路（出力手段）を備える。したがって、本第２の実施の形態は、メインギア２、磁石２１、及び磁気センサ２２が第１の実施の形態の検出用ギア４、磁石４１、及び磁気センサ４２と同様の役割を果たす。なお、以下の説明では、第１の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
【００７３】
メインギア２は、ステアリングシャフトと一体となって回転する。したがって、本実施の形態では、ステアリングシャフトの操舵範囲とメインギア２の回転範囲とが一致する。
【００７４】
また、ステアリングシャフトの操舵範囲は０〜２１６０［ｄｅｇ］である（左右３回転分の操舵範囲に対応する）。なお、当該操舵範囲は他の範囲であってもよい。
【００７５】
検出用ギア３、磁石３１、及び磁気センサ３２は、第１の実施の形態と同じものなので、説明を省略する。
【００７６】
磁石２１は、メインギア２の外周部分に設けられ、メインギア２と共に回転する。
【００７７】
磁気センサ２２は、磁石２１の移動範囲上に設けられ、磁石２１が磁気センサ２２を通過した際に、パルス信号を生成して図示しないＡＮＤ回路に出力する。なお、磁気センサ２２は、磁気センサ３２と同様に、当該パルス信号の幅を変更可能となっている。なお、パルス信号の幅については、磁石２１の形状を変えるなどにより変更することも可能である。
【００７８】
図示しないＡＮＤ回路は、第１の実施の形態におけるＡＮＤ回路５と同様の構成となっている。即ち、磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２２からパルス信号を共に与えられた場合に、中立位置信号を車両側の上位システムに出力する。
【００７９】
ここで、磁気センサ３２の周期ｃ１と磁気センサ２２の周期ｃ３がどのように設定されるかについて説明する。ここで、磁気センサ２２の周期ｃ３は、メインギア２が１回転する間にステアリングシャフトが回転する角度である。本第２の実施の形態では、メインギア２とステアリングシャフトが一体的に回転するので、当該周期は３６０［ｄｅｇ］となる。
【００８０】
当該周期ｃ１、ｃ３は、ＡＮＤ回路がステアリングシャフトの操舵範囲内で一度だけ中立位置信号を出力することができるように、以下の式（１３）を満たすように設定される。
【００８１】
（ｃ１とｃ３の最小公倍数）≧（ステアリングシャフトの操舵範囲）  …（１３）
なお、周期ｃ１、ｃ３が当該条件を満たす場合、磁気センサ２２の周期数ｘ３と磁気センサ３２の周期数ｘ１は、互いに素となる。ここで周期数ｘ３は、ステアリングシャフトが操舵範囲内を回転する間にメインギア２が回転する回数である。周期数ｘ３は、以下の式（１４）により求められる。なお、本第２の実施の形態では、メインギア２とステアリングシャフトが一体的に回転するので、磁気センサ２２の周期数ｘ３は、ステアリングシャフトの操舵範囲内での回転数に等しい。
【００８２】
ｘ３＝（ｃ３とｃ１の最小公倍数）／ｃ３  …（１４）
これにより、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２２がパルス信号を共に出力するように磁気センサ２２、３２を設定することで、図８に示すように、磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２２は、パルス信号を複数回出力する場合であっても、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、パルス信号を共に出力する。なお、図８では、ステアリングシャフトの操舵角度がａ５［ｄｅｇ］となる場合に、ステアリングシャフトが中立状態となる。
【００８３】
したがって、ＡＮＤ回路は、磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２２からパルス信号を共に与えられた場合に、中立位置信号を出力するので、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、中立位置信号を車両側の上位システムに出力することができる。
【００８４】
これにより、車両側の上位システムは、中立位置信号が出力された際に、ステアリングシャフトが中立位置にあると判定することで、ステアリングシャフトの正確な中立位置を検出することができる。
【００８５】
次に、舵角検出装置１ａの組み付け方法について説明する。まず、舵角検出装置１ａのメインギア２を、検出対象となるスパイラルケーブルまたはステアリングシャフトに固定する。次いで、スパイラルケーブルまたはステアリングシャフトを中立位置まで回転させる。次いで、当該磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２２がこの位置でパルス信号を共に出力するように、磁気センサ２２及び磁石２１の位置を調整すると共に、磁気センサ２２、３２を設定する。
【００８６】
なお、磁気センサ２２のパルス幅及び磁気センサ３２のＺ相のパルス幅は、何れも変更可能であるが、パルス幅を広げるに際しては、これらパルス幅が上述した式（１０）〜（１１）を満たすように磁気センサ２２、３２を設定するのが望ましい。当該条件を満たさないと、スパイラルケーブルまたはステアリングシャフトの操舵範囲内において、磁気センサ２２及び磁気センサ３２のＺ相がパルス信号を複数回共に出力する可能性があるからである。ここで、磁気センサ２２のパルス幅は、式（１１）中のｗ２に相当する。
【００８７】
このように設定することで、舵角検出装置１ａは、第１の実施の形態と同様の機能を発揮することができる。
【００８８】
以上により、本第２実施の形態では、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、以下に示す効果を得ることができる。即ち、第１の実施の形態における検出用ギア４等が不要となるので、舵角検出装置１ａを小さくすることができる。
【００８９】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図９〜図１０に基づいて、本発明の第３の実施の形態に係る舵角検出装置１ｂの構成及び各構成要素の主な機能について説明する。なお、図９は、舵角検出装置１ｂを示す概略構成図であり、図１０は、磁気センサ２５、３２から出力されるパルス信号の出力タイミングを示したタイミングチャートである。
【００９０】
図９に示すように、舵角検出装置１ｂは、図示しないケース内に収納されており、メインギア（第２の検出用ギア）２と、検出用ギア（第１の検出用ギア）３と、磁性体２３と、磁石２４、３１と、磁気センサ（第１の検出手段）３２と、磁気センサ（第２の検出手段）２５と、図示しないＡＮＤ回路（出力手段）を備える。したがって、本第３の実施の形態は、メインギア２、磁性体２３、磁石２４、及び磁気センサ２５が第１の実施の形態の検出用ギア４、磁石４１、及び磁気センサ４２と同様の役割を果たす。なお、以下の説明では、第１〜第２の実施の形態と異なる構成を中心に説明する。
【００９１】
メインギア２は、ステアリングシャフトと一体となって回転する。したがって、本実施の形態では、ステアリングシャフトの操舵範囲とメインギア２の回転範囲とが一致する。
【００９２】
また、ステアリングシャフトの操舵範囲は０〜２１６０［ｄｅｇ］である（左右３回転分の操舵範囲に対応する）。なお、当該操舵範囲は他の範囲であってもよい。
【００９３】
検出用ギア３、磁石３１、磁気センサ３２、及び図示しないＡＮＤ回路は、第２の実施の形態と同じものなので、説明を省略する。
【００９４】
磁性体２３は、メインギア２の外周部分に設けられ、メインギア２と共に回転する。磁石２４は、磁性体２３の移動範囲上のうち、磁気センサ２５の近傍に設けられる。
【００９５】
磁気センサ２５は、磁性体２３が磁気センサ２５を通過した際に、パルス信号を生成して図示しないＡＮＤ回路に出力する。なお、磁気センサ２５は、磁気センサ３２と同様に、当該パルス信号の幅を変更可能となっている。パルス信号の幅については、磁性体２３の大きさを変更することにより変更することも可能である。
【００９６】
また、磁気センサ３２の周期ｃ１と磁気センサ２５の周期ｃ４は、ＡＮＤ回路がステアリングシャフトの操舵範囲内にて一度だけ中立位置信号を出力することができるように、上述した条件（即ち、以下に示す式（１５）の条件）を満たすように設定される。ここで、磁気センサ２５の周期ｃ４は、メインギア２が１回転する間にステアリングシャフトが回転する角度である。本第３の実施の形態では、メインギア２とステアリングシャフトが一体的に回転するので、当該周期は３６０［ｄｅｇ］となる。
【００９７】
（ｃ１とｃ４の最小公倍数）≧（ステアリングシャフトの操舵範囲）  …（１５）
なお、周期ｃ１、ｃ４が当該条件を満たす場合、磁気センサ２５の周期数ｘ４と磁気センサ３２の周期数ｘ１は、互いに素となる。ここで周期数ｘ４は、ステアリングシャフトが操舵範囲内を回転する間にメインギア２が回転する回数である。周期数ｘ４は、以下の式（１６）により求められる。なお、本第３の実施の形態では、メインギア２とステアリングシャフトが一体的に回転するので、磁気センサ２５の周期数ｘ４は、ステアリングシャフトの操舵範囲内での回転数に等しい。
【００９８】
ｘ４＝（ｃ１とｃ４の最小公倍数）／ｃ４  …（１６）
これにより、ステアリングシャフトが中立位置にある場合に磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２５がパルス信号を共に出力するように磁気センサ２５、３２を設定することで、図１０に示すように、磁気センサ２５及び磁気センサ３２のＺ相は、パルス信号を複数回出力する場合であっても、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、パルス信号を共に出力する。なお、図１０では、ステアリングシャフトの操舵角度がａ５［ｄｅｇ］となる場合に、ステアリングシャフトが中立状態となる。
【００９９】
したがって、ＡＮＤ回路は、磁気センサ３２のＺ相及び磁気センサ２５からパルス信号を共に与えられた場合に、中立位置信号を出力するので、ステアリングシャフトが中立位置にある場合にのみ、中立位置信号を車両側の上位システムに出力することができる。
【０１００】
これにより、車両側の上位システムでは、中立位置信号が出力された際に、ステアリングシャフトが中立位置にあると判定することで、ステアリングシャフトの正確な中立位置を検出することができる。
【０１０１】
次に、舵角検出装置１ｂの組み付け方法について説明する。まず、舵角検出装置１ｂのメインギア２を、検出対象となるスパイラルケーブルまたはステアリングシャフトに固定する。次いで、スパイラルケーブルまたはステアリングシャフトを中立位置まで回転させる。次いで、当該磁気センサ２５、３２がこの位置でＺ相のパルス信号を共に出力するように、磁気センサ２５、磁性体２３、及び磁石２４の位置を調整すると共に、磁気センサ２５、３２を設定する。
【０１０２】
なお、磁気センサ２５のパルス幅及び磁気センサ３２のＺ相のパルス幅は、何れも変更可能であるが、パルス幅を広げるに際しては、これらパルス幅が上述した式（１０）〜（１１）を満たすように磁気センサ２５、３２を設定するのが望ましい。当該条件を満たさないと、スパイラルケーブルまたはステアリングシャフトの操舵範囲内において、磁気センサ２５及び磁気センサ３２のＺ相がパルス信号を複数回共に出力する可能性があるからである。ここで、磁気センサ２５のパルス幅は、式（１１）中のｗ２に相当する。
【０１０３】
このように設定することで、舵角検出装置１ｂは、第１〜第２の実施の形態と同様の機能を発揮することができる。
【０１０４】
以上により、本第３実施の形態では、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、本第１〜第３の実施の形態では、メインギア２を、ステアリングシャフトと一体となって回転するものとしたが、ステアリングシャフトに連動して回転するものであってもよい。
【０１０６】
また、第２〜第３の実施の形態では、中立信号を得るために、磁石と磁気センサを使用したが、ＬＥＤと受光素子のような光学式デバイス、または、接点式デバイスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の一実施形態の舵角検出装置を示す概略構成図である。
【図２】舵角検出装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】磁気センサから出力される信号の内容を示す説明図である。
【図４】磁気センサから出力されるデジタル信号のビット数と舵角検出装置の操舵角検出分解能との関係を示す図表である。
【図５】ステアリングシャフトの操舵角度と磁気センサから出力されるデジタル信号の値との関係を示す特性図である。
【図６】磁気センサのＺ相から出力されるパルス信号の出力タイミングを示した特性図である。
【図７】本発明の他の実施形態の舵角検出装置を示す概略構成図である。
【図８】磁気センサから出力されるパルス信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態の舵角検出装置を示す概略構成図である。
【図１０】磁気センサから出力されるパルス信号の出力タイミングを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１ａ、１ｂ…舵角検出装置
２…メインギア
３…検出用ギア（第１の検出用ギア）
４…検出用ギア（第２の検出用ギア）
５…ＡＮＤ回路（出力手段）
１０…ケース
２１、２４、３１、４１…磁石
３２…磁気センサ（第１の検出手段）
２２、２５、４２…磁気センサ（第２の検出手段）
２３…磁性体
【図１】
2005043224.tif 000003
【図２】
2005043224.tif 000004
【図３】
2005043224.tif 000005
【図４】
2005043224.tif 000006
【図５】
2005043224.tif 000007
【図６】
2005043224.tif 000008
【図７】
2005043224.tif 000009
【図８】
2005043224.tif 000010
【図９】
2005043224.tif 000011
【図１０】
2005043224.tif 000012