(57)【要約】【課題】出力値を利用する側における演算負担を軽減することが可能な絶対角度情報出力装置を提供すること。【解決手段】回転体の絶対角度を出力する絶対角度情報出力装置１であって、回転体の絶対角度を検出する絶対角度取得手段と、絶対角度取得手段により取得された回転体の絶対角度に基づいて、出力される出力角度を決定する出力角度決定手段６４と、を備え、出力角度決定手段６４は、回転体の可動範囲に基づいて予め定められる所定範囲内の値となるように、出力角度を決定することを特徴とする。【選択図】図１
2007248151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の絶対角度に関する情報を出力する絶対角度情報出力装置であって、
前記回転体の絶対角度を取得する絶対角度取得手段と、
該絶対角度取得手段により取得された前記回転体の絶対角度に基づいて、該絶対角度情報出力装置から出力される出力角度を決定する出力角度決定手段と、を備え、
該出力角度決定手段は、前記回転体の可動範囲に基づいて予め定められる所定範囲内となるように、前記出力角度を決定する、
ことを特徴とする、絶対角度情報出力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の絶対角度情報出力装置であって、
前記出力角度決定手段は、前記絶対角度取得手段により取得された前記回転体の絶対角度が前記所定範囲外である場合には、該所定範囲の限界値を出力角度とする、
ことを特徴とする、絶対角度情報出力装置。
【請求項３】
請求項１に記載の絶対角度情報出力装置であって、
前記出力角度決定手段は、前記絶対角度取得手段により取得された前記回転体の絶対角度が前記所定範囲を超えた場合には、該超えられた所定範囲の限界値を出力角度とする、
ことを特徴とする、絶対角度情報出力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の絶対角度情報出力装置であって、
前記絶対角度取得手段は、前記回転体の可動範囲に基づいて予め定められる所定周期をもって前記回転体の絶対角度を取得する手段である、
絶対角度情報出力装置。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の絶対角度情報出力装置であって、
前記出力角度決定手段は、
前記絶対角度取得手段により取得された前記回転体の絶対角度を記憶する記憶手段を備え、
該記憶手段に記憶された前記回転体の絶対角度の履歴に基づいて、前記絶対角度取得手段により取得された前記回転体の絶対角度が前記所定範囲を超えたか否かの判定を行なう手段である、
絶対角度情報出力装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の絶対角度情報出力装置であって、
前記回転体はステアリングホイールである、
絶対角度情報出力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の絶対角度に関する情報を出力する絶対角度情報出力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の旋回走行時に車輪の横滑りを抑制するべく、エンジン出力を低下させたり車輪のブレーキ制御を行なったりする制御システムが、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）等の名称で知られている。このＶＳＣにおいては、ステアリング舵角と車速から計算される目標ヨーレートと、ヨーレートセンサーの検出値との差分に基づいて前輪の横滑りを判断し、この判断結果に応じて、エンジン出力を低下させたり前後輪にブレーキをかけたりする制御を行なっているため、ステアリング舵角を検出するセンサー類が必要となる。また、このＶＳＣに限らず、その他の車両制御においてもステアリング舵角を必要とする場面は種々想定される。
【０００３】
ところで、ステアリング舵角を検出するセンサーには絶対角度（車両が直進する中立位置からの角度）を出力するものと相対角度変化を出力するものが存在するが、ステアリング舵角を利用する側（例えば、上記ＶＳＣにおける制御装置等）の演算負担の観点からは、絶対角度を出力するものがより好適である。
【０００４】
絶対角度を出力するステアリング舵角センサーの一例として、特許文献１に記載のものが知られている。この装置では、ステアリングトルクセンサーのレゾルバとアシストモータの回転角度センサーの周期差に基づいて、絶対角度を計算している。
【０００５】
また、絶対角度を出力するステアリング舵角センサーの他の例として、特許文献２に記載のものが知られている。この装置では、ステアリングホイールに伴って回転する歯車に、歯車数の異なる２つの歯車を噛合させ、この２つの歯車の回転角度に基づいて、絶対角度を計算している。
【特許文献１】特開２００３−７５１０９号公報
【特許文献２】特表平１１−５００８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ステアリングホイールは、通常、３６０°の範囲を超えて回転操作される。従って、単純なポテンショメーター等の回転角度センサーでは不十分である。そこで、上記特許文献１や特許文献２に記載の装置に限らず、絶対角度を出力するステアリング舵角センサーでは、周期の異なる回転体の回転角度を合成して絶対角度を演算したり、歯車機構等を用いて周期のより長い回転体（例えば、ステアリングホイールの回転周期の４倍等）に回転を伝達した後に絶対角度を演算したりするのが一般的である。この場合、上記何らかの手法により３６０°以上に拡大された周期性を有することとなる。
【０００７】
この拡大された周期は、ステアリングホイールの可動領域（例えば、時計回りを正、反時計回りを負として基準位置（中立位置）から±７２０°等）に合致するように定められるのが通常である。周期を大きくすれば検出可能な角度に余裕が生じるが、同時にセンサーとしての分解能が粗くなったり通信負荷が増大したりする等の不都合を生じるからである。また、ステアリング舵角を利用する側においても、この可動領域に適合して制御を行なうように設計がなされているのが通常である。
【０００８】
しかしながら、実際は、センサーを取り付ける際のズレ等により、ステアリングホイールの本来の可動領域を超えるような絶対角度を検出してしまう場合がある。この結果、例えば±７２０°を１周期とする場合、＋７２０°以下から＋７２０°を超えて＋７２５°に至ったときには、−７１５°を出力してしまうこととなる。
【０００９】
そうすると、ステアリング舵角を利用する側において、制御の連続性が失われるため、エラー処理や補正演算を行なう必要が生じることとなり、演算負担を軽減する観点から絶対角度を出力するものを選択した意義が減殺される。
【００１０】
なお、こうした問題は、ステアリングホイールを検出対象とするものに限られず、回転体の絶対角度を検出して出力する装置に共通して発生する。３６０°以下の可動範囲を有する回転体を対象とするものにおいても同様に発生する。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、出力値を利用する側における演算負担を軽減することが可能な絶対角度情報出力装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、回転体の絶対角度を出力する絶対角度情報出力装置であって、回転体の絶対角度を取得する絶対角度取得手段と、絶対角度取得手段により取得された回転体の絶対角度に基づいて、装置から出力される出力角度を決定する出力角度決定手段と、を備え、出力角度決定手段は、回転体の可動範囲に基づいて予め定められる所定範囲内の値となるように、出力角度を決定することを特徴とするものである。ここで、絶対角度取得手段は、演算により回転体の絶対角度を導出する手段であってもよいし、回転体の絶対角度を直接的に検出する手段であってもよい。
【００１３】
この本発明の一態様によれば、回転体の可動範囲に基づいて予め定められる所定範囲内の値となるように出力角度を決定することができる。
【００１４】
また、本発明の一態様において、出力角度決定手段は、例えば、絶対角度取得手段により取得された回転体の絶対角度が所定範囲外である場合には、所定範囲の限界値を出力角度とすることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の一態様において、出力角度決定手段は、例えば、絶対角度取得手段により取得された回転体の絶対角度が所定範囲を超えた場合には、超えられた所定範囲の限界値を出力角度とすることを特徴とするものである。この場合、絶対角度取得手段は、例えば、回転体の可動範囲に基づいて予め定められる所定周期をもって回転体の絶対角度を検出する手段である。これらの場合、出力角度決定手段は、例えば、絶対角度取得手段の検出結果を記憶する記憶手段を備え、記憶手段に記憶された絶対角度取得手段の検出結果の履歴に基づいて、絶対角度取得手段により取得された回転体の絶対角度が所定範囲を超えたか否かの判定を行なう手段である。
【００１６】
また、本発明の一態様において、回転体は、例えば、ステアリングホイールである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、出力値を利用する側における演算負担を軽減することが可能な絶対角度情報出力装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１９】
以下、図１〜４を用いて、本発明に係る絶対角度情報出力装置の一実施例について説明する。図１は、本発明の一実施例に係り、車両に搭載されてステアリング舵角を車両内の他の機器に出力する絶対角度情報出力装置１の全体構成の一例を示す図である。絶対角度情報出力装置１は、主要な構成として、歯車１０、２０、３０と、角度センサー４０、５０と、出力演算装置６０と、を備える。
【００２０】
歯車１０は、ステアリングホイールと一体回転するステアリングホイール軸に固設されており、従って、ステアリングホイールと一体回転する。歯車１０は、例えば、その歯数をＸとする。
【００２１】
なお、本実施例では、ステアリングホイールの可動範囲は、時計回りを正、反時計回りを負として、基準位置（中立位置）から±７２０°であるものとした。ここで、基準位置とは、車両が直進するステアリングホイールの位置をいう。また、ステアリングホイールは、当該可動範囲を超える回転をしないように、ロック機構により制限がなされている。
【００２２】
歯車２０、３０は、例えば歯車１０と同一平面上に回転自在に保持され、歯車１０の回転が伝達される。歯車２０、３０は、例えば、その歯数をそれぞれＹ、Ｚとする（Ｘ≠Ｙ，Ｙ≠Ｚ，Ｘ≠Ｚ）。従って、それぞれ歯車１０とは異なる周期で回転することとなる。また、歯車２０、３０には、それぞれ磁石２０Ａ、２０Ｂが取り付けられている。
【００２３】
角度センサー４０、５０は、例えば、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）を利用して回転体の絶対角度を検出するセンサーである。本実施例の場合、角度センサー４０は磁石２０Ａの発する磁界を検出して歯車２０の絶対角度αを０°〜３６０°の周期で検出する。同様に、角度センサー５０は磁石３０Ａの発する磁界を検出して歯車３０の絶対角度βを０°〜３６０°の周期で検出する。
【００２４】
出力演算装置６０は、例えば、ＣＰＵを中心としたコンピューターユニットであり、ＣＰＵが実行するプログラムを格納したＲＯＭや読書き可能なＲＡＭ、及び、タイマーやカウンター等を備える。出力演算装置６０は、このようなハードウエア装置を用いて実現される機能ブロックとして、絶対角度取得部６２と、出力角度決定部６４と、を備える。
【００２５】
絶対角度取得部６２は、予め上記ＲＯＭに記憶された歯車１０、２０、３０の歯数Ｘ、Ｙ、Ｚ、及び角度センサー４０、５０により検出された歯車２０、３０の絶対角度α、βを用いて、歯車１０の絶対角度θを導出する。この導出に係る具体的な手法に特段の制限はなく、例えば上記特許文献２（特表平１１−５００８２８号公報）に記載の手法を用いてよい。
【００２６】
但し、本実施例では上記の如くステアリングホイールの可動範囲が±７２０°であるため、角度センサー４０、５０の検出結果と歯数Ｘ、Ｙ、Ｚを用いて導出される絶対角度θは、例えば１４４０°に略合致する導出周期をもって導出されることが望まれる。すなわち、歯数Ｘ、Ｙ、Ｚを、１４４０°に略合致する導出周期をもって導出可能な組み合わせに設定し、これに適合した導出手法を用いるのである。
【００２７】
前述した如く、導出周期を１４４０°よりも大きくすれば検出可能な角度に余裕が生じるが、同時にセンサーとしての分解能が粗くなったり通信負荷が増大したりする等の不都合を生じる。また、導出周期を１４４０°よりも小さくすれば、検出不可能なステアリングホイールの可動範囲が生じ、好ましくない。以下、本実施例では、出力演算装置６０において、導出周期が１４４０°となる歯数の組み合わせ、及び導出手法を用いているものとする。
【００２８】
このように、本実施例に係る絶対角度情報出力装置１は、絶対角度取得部６２において、ステアリングホイールの可動範囲と合致する導出周期で絶対角度θを導出する。具体的には、まず、装置の取り付け時にステアリングホイールの基準位置を絶対角度情報出力装置１において認識した上で、ステアリングホイールが基準位置にある場合に７２０°が、時計回りに７２０°（２回転）ステアリングホイールが操作された場合に１４４０°が、反時計回りに７２０°（２回転）ステアリングホイールが操作された場合に０°が、それぞれ導出される。なお、これらを０°〜１４４０°と表現するのはあくまで便宜上のものであり、符号や方向フラグを付加して±７２０°と表現しても内容的には等価である。
【００２９】
ところが、何らかの理由（装置の取り付け時における基準位置認識のズレや、前述したロック機構が適正に機能しない等）により、ステアリングホイールが絶対角度情報出力装置１の導出周期を超えて回転する，すなわち、絶対角度情報出力装置１が認識した基準位置から７２０°を超えて回転するような場面も生じ得る。この場合、図２に示す如く、１４４０°近傍から急に０°近傍の値が導出されたり、０°近傍から急に１４４０°近傍の値が導出されたりすることとなる。ここで、図２は、ステアリングホイールの回転に応じて導出される絶対角度θの変化を示す図である。これをそのままステアリング舵角として出力すると、出力されたステアリング舵角を用いて車両制御を行なう機器において制御の連続性が失われるため、当該機器においてエラー処理や補正演算を行なう必要が生じることとなり、演算負担が増大する。
【００３０】
そこで、本実施例に係る絶対角度情報出力装置１では、出力角度決定部６４において、例えば所定時間毎に導出されたステアリングホイールの絶対角度θを上記ＲＡＭ等に記憶し、この履歴を参照した結果ステアリングホイールが基準位置からいずれかの方向に７２０°を超えて回転したと判定した場合には、導出周期の限界値（本実施例では、０°又は１４４０°）を出力するように、出力角度、すなわち最終的に出力されるステアリング舵角を決定している。
【００３１】
以下、出力演算装置６０が、ステアリング舵角を決定して出力する際の動作について説明する。図３は、出力演算装置６０のＣＰＵが実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、例えば、所定時間（例えば数［ｍｓｅｃ］〜数十［ｍｓｅｃ］等）毎に実行される。
【００３２】
まず、出力演算装置６０は、前述した如く予めＲＯＭ等に記憶された歯車１０、２０、３０の歯数Ｘ、Ｙ、Ｚ、及び角度センサー４０、５０により検出された歯車２０、３０の絶対角度α、βを用いて、絶対角度θを導出すると共に、前述したＲＡＭの所定領域に記憶する（Ｓ１００）。
【００３３】
次に、前回本フローの１ルーチンが実行された際にステアリング舵角として限界値を出力したか否かを判定する（Ｓ１１０）。
【００３４】
前回本フローの１ルーチンが実行された際にステアリング舵角として限界値を出力していない場合は、上記ＲＡＭに記憶された絶対角度θの履歴を参照し、ステアリングホイールが、絶対角度情報出力装置１において認識している基準位置からいずれかの方向に７２０°を超えて回転したか否かを判定する（Ｓ１２０）。具体的には、例えば、前回本フローの１ルーチンが実行された際に導出及び記憶された絶対角度θが１４４０°近傍の第１の所定範囲（例えば１４２０°〜１４４０°等）にあって、今回導出及び記憶された絶対角度θが０°近傍の第２の所定範囲（例えば０°〜２０°等）にある場合や、逆に、前回の絶対角度θが上記第２の所定範囲にあって今回の絶対角度θが上記第１の所定範囲にある場合に、ステアリングホイールが、絶対角度情報出力装置１において認識している基準位置からいずれかの方向に７２０°を超えて回転したと判定することができる。
【００３５】
いずれかの方向に７２０°を超えて回転していないと判定された場合は、導出した絶対角度θをそのままステアリング舵角として出力し（Ｓ１３０）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００３６】
一方、いずれかの方向に７２０°を超えて回転したと判定された場合は、当該超えられた限界値をステアリング舵角として出力すると共に、限界値を出力した旨を、所定のフラグに数値を設定すること等によりＲＡＭに記憶して（Ｓ１５０）、本フローの１ルーチンを終了する。ここで、本実施例における限界値とは、前回の絶対角度θが第１の所定範囲にあって今回の絶対角度θが第２の所定範囲にある場合は１４４０°であり、前回の絶対角度θが第２の所定範囲にあって今回の絶対角度θが第１の所定範囲にある場合は０°である。すなわち、ステアリングホイールの回転が可動範囲を超えたと判定した時点の、当該超えられた可動範囲の限界値に相当するものである。なお、Ｓ１１０における判定は、本ステップにおいて設定されるフラグを参照して行なわれる。
【００３７】
Ｓ１１０において、前回本フローの１ルーチンが実行された際にステアリング舵角として限界値を出力したと判定された場合は、ステアリングホイールの位置が、絶対角度情報出力装置１において認識している基準位置からいずれかの方向に７２０°の範囲内に復帰したか否かを判定する（Ｓ１４０）。この判定は、Ｓ１２０の判定と同様に、前回の絶対角度θが第１の所定範囲にあって今回の絶対角度θが第２の所定範囲にある場合や、前回の絶対角度θが第２の所定範囲にあって今回の絶対角度θが第１の所定範囲にある場合に、範囲内に復帰したと判定することができる。
【００３８】
ステアリングホイールの位置が範囲内に復帰したと判定された場合は、Ｓ１００において導出した絶対角度θをそのままステアリング舵角として出力し、本フローの１ルーチンを終了する。なお、この際に、図示しないが、上記の限界値の出力に関するフラグがリセットされる。
【００３９】
ステアリングホイールの位置が範囲内に復帰していないと判定された場合は、引き続き前回と同じ限界値をステアリング舵角として出力し（Ｓ１５０）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００４０】
このように、本発明の一実施例に係る絶対角度情報出力装置１では、ステアリングホイールが、絶対角度情報出力装置１において認識している基準位置からいずれかの方向に７２０°の範囲を超えて回転した場合には、当該超えられた限界値をステアリング舵角として出力する。図４は、上記のフローを用いて決定される、ステアリングホイールの回転に応じたステアリング舵角の変化を示す図である。これを図２の絶対角度θの変化と比較すると、±７２０°の範囲を超えたことによる急な変化が抑制されている。従って、出力されるステアリング舵角を利用する機器（本実施例の場合は、ブレーキＥＣＵやエンジンＥＣＵ等）においてエラー処理や補正処理を行なう必要が生じることを抑制し、演算負担を軽減することができる。
【００４１】
なお、上記フローチャートにおけるＳ１００の処理は絶対角度取得部６２によるものであり、Ｓ１１０以下の処理は出力角度決定部６４によるものである。
【００４２】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４３】
例えば、周期性を有しない絶対角度θの取得手段（例えば、３６０°以内の可動範囲を有する回転体に対する単純なポテンショメーター等）を備える場合や、十分に大きい周期をもって絶対角度θを取得する手段（例えば、上記実施例において導出周期を１８００°等としたもの）を備える場合は、より簡易な制御によって同様の効果を奏することができる。図５は、こうした場合に適用可能なフローチャートの一例を示す図である。この場合、回転体の絶対角度θを取得し（Ｓ２００）、取得した絶対角度θが所定の範囲を超えているか否かを判定し（Ｓ２１０）、所定の範囲を超えている場合には取得した値をそのまま出力し（Ｓ２２０）、所定の範囲を超えていない場合には限界値を出力する（Ｓ２３０）ものとすればよい。本フローにおける回転体の絶対角度θが所定の範囲を超えているか否かの判定は、導出周期に基づく絶対角度θの循環性を考慮しなくともよいため、単に絶対角度θと限界値とを比較することにより行なうことができる。
【００４４】
また、ハードウエア構成として例示した歯車１０、２０、３０や、磁石２０Ａ、３０Ａ、角度センサー４０、５０、出力演算装置６０の具体的態様については、あくまで一例であり、如何なる制限も存在しない。例えば、歯車に代えてベルト及びプーリーやプラネタリギヤ等を用いてもよいし、角度センサー４０、５０は、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）を利用したものに限られない。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、少なくともステアリング舵角センサー等の、回転体の絶対角度を検出する装置に利用できる。車両に搭載された場合、搭載される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施例に係る絶対角度情報出力装置１の全体構成の一例を示す図である。
【図２】ステアリングホイールの回転に応じて導出される絶対角度θの変化を示す図である。
【図３】出力演算装置６０のＣＰＵが実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明の特徴的な処理の流れを示すフローチャートを用いた場合の、ステアリングホイールの回転に応じたステアリング舵角の変化を示す図である。
【図５】周期性を有しない導出又は検出を行なう装置や、十分に大きい周期をもって導出又は検出を行なう装置に適用可能なフローチャートの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  絶対角度情報出力装置
１０、２０、３０  歯車
２０Ａ、３０Ａ  磁石
４０、５０  角度センサー
６０  出力演算装置
６２  絶対角度取得部
６４  出力角度決定部
【図１】
2007248151.tif 000003
【図２】
2007248151.tif 000004
【図３】
2007248151.tif 000005
【図４】
2007248151.tif 000006
【図５】
2007248151.tif 000007