(57)【要約】【課題】電源をオンしてから、電源オフ時に発生した異常を検出するための回転体の最大回転角度を小さくすることのできる回転角度検出装置を提供すること。【解決手段】マイクロコンピュータは、ステアリングシャフトと一体回転する主動歯車に噛合する第１及び第２の従動歯車の回転角度をそれぞれ検出する第１及び第２磁気センサから出力される各アナログ信号に基づいて半径値ｒ１，ｒ２を算出する。そして、この半径値ｒ１，ｒ２の比ｒ１／ｒ２を算出して、この半径値の比ｒ１／ｒ２と予め設定された下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨとを比較する相対半径チェックを行う。【選択図】図８
2007298291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と一体的に回転する主動歯車と、
前記主動歯車と噛合する歯数の異なる第１の従動歯車及び第２の従動歯車と、
前記第１の従動歯車の回転角度を検出する第１磁気センサと、
前記第２の従動歯車の回転角度を検出する第２磁気センサと、
前記第１磁気センサから出力される第１アナログ信号及び第２アナログ信号に基づいて算出された第１の従動歯車の回転角度と、前記第２磁気センサから出力される第３アナログ信号及び第４アナログ信号に基づいて算出された第２の従動歯車の回転角度とに基づいて前記回転体の回転角度を絶対値で算出する制御装置とを備えた回転角度検出装置において、
前記第１磁気センサから出力される前記第１アナログ信号及び前記第２アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ１と、前記第２磁気センサから出力される前記第３アナログ信号及び前記第４アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ２との比を算出して、その半径値の比と、予め設定された上限のしきい値と下限のしきい値とを比較して前記第１磁気センサもしくは前記第２磁気センサの異常を検出する異常検出装置をさらに備えたことを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項２】
回転体と一体的に回転する主動歯車と、
前記主動歯車と噛合する歯数の異なる第１の従動歯車及び第２の従動歯車と、
前記第１の従動歯車の回転角度を検出する第１磁気センサと、
前記第２の従動歯車の回転角度を検出する第２磁気センサと、
前記第１磁気センサから出力される第１アナログ信号及び第２アナログ信号に基づいて算出された第１の従動歯車の回転角度と、前記第２磁気センサから出力される第３アナログ信号及び第４アナログ信号に基づいて算出された第２の従動歯車の回転角度とに基づいて前記回転体の回転角度を絶対値で算出する制御装置とを備えた回転角度検出装置において、
前記制御装置は、前記第１磁気センサから出力される前記第１アナログ信号及び前記第２アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ１と、前記第２磁気センサから出力される前記第３アナログ信号及び前記第４アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ２との比を算出して、その半径値の比と、予め設定された上限のしきい値と下限のしきい値とを比較して前記第１磁気センサもしくは前記第２磁気センサの異常を検出することを特徴とする回転角度検出装置。
【請求項３】
前記半径値ｒ１が下記式１を用いて算出され、前記半径値ｒ２が下記式２を用いて算出されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出装置。
式１：
2007298291.tif 000007
式２：
2007298291.tif 000008
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の回転角度を検出する回転角度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両には、車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステムが搭載されつつある。これらシステムは、ステアリングの操舵角に基づいて車両の姿勢を安定的な状態になるように制御する。そのため、ステアリングの回転角度を検出するための回転角度検出装置が例えば車両のステアリングコラム内に組み込まれている。この種の回転角度検出装置としては、操舵角を絶対値で検出する絶対角検出方式のものがある。
【０００３】
絶対角検出方式の回転角度検出装置としては、例えば特許文献１に示されるような構成が知られている。この回転角度検出装置は、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車及びその主動歯車に噛合する２つの従動歯車を備えている。両従動歯車には磁石が一体回転可能に設けられている。また、２つの従動歯車の歯数は異なっており、これにより主動歯車の回転に伴う両従動歯車の回転角度を異ならせるようにしている。そして、回転角度検出装置の制御装置は、両従動歯車にそれぞれ対応して設けられた図９に示すような磁気センサＭＲＥにより、対応した従動歯車の回転角度を検出し、それら検出した回転角度に基づいて主動歯車の回転角度を絶対値として求める。
【０００４】
詳しくは、各磁気センサＭＲＥは、主動歯車（ステアリング）が所定角度回転される毎に１周期となる正弦波からなる第１のアナログ信号と、余弦波となる第２のアナログ信号とを制御装置に出力する。そして、制御装置は、各磁気センサＭＲＥから入力される第１のアナログ信号と第２のアナログ信号との組み合わせに基づいて、主動歯車（ステアリング）の回転角度を特定することが可能となっている。これは、電源オフ中にステアリングが回転操作されて新たな回転角度に変化させられた後、電源オンとなった場合でも、新たな回転角度を制御装置により即座に特定可能であることを意味する。
【特許文献１】特開２００４−３０９２２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、磁気センサＭＲＥにおいて、隣接するピン（例えば、ピンＰ１及びピンＰ２）がショートするような異常が発生すると、出力信号のレベルが変化し、両磁気センサＭＲＥの出力信号に基づいて正常時と異なる回転角度が算出される。このため、上記の異常が電源オン時に発生した場合、直前に取得したステアリングの回転角度と今回取得したステアリングの回転角度の差分を算出して、その差分と予め設定されたしきい値とを比較することによって、異常を検出することができる。しかし、上述の異常検出では、電源オフ時に上述のような異常が発生すると、電源をオンしたときのステアリングの回転角度を基準にして比較を行うため、その電源オン時の回転角度が既に異常を示している場合、磁気センサＭＲＥの異常を発見するのは困難である。
【０００６】
従来の回転角度検出装置では、この異常を検出するために、各磁気センサＭＲＥから出力される第１のアナログ信号と第２のアナログ信号の電圧値から算出される半径値に対して半径チェックを行っている。図１０に、この算出される半径値ｒ１における１周期分の軌跡を示した。この半径チェックでは、異常を示している磁気センサＭＲＥから出力されるアナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ１と、磁気センサの特性により設定される上限値ＣＨと下限値ＣＬとを比較する。そして、半径値ｒ１が上限値ＣＨよりも大きい場合あるいは下限値ＣＬよりも小さい場合に、磁気センサＭＲＥに異常が発生したと判断する。従って、この図１０の例の場合には、例えば電源オン時にステアリングが位置Ｓ１にあって、矢印Ｙ方向に回転操作されると、下限値ＣＬよりも小さくなる位置Ｓ２まで磁気センサＭＲＥの異常を検出することができない。換言すれば、電源をオンしてから大きくステアリングを回転操作しなければ、電源オフ中に発生した異常を検出することができない。ちなみに、この位置Ｓ１から位置Ｓ２までの間は、磁気センサの異常を検出できないため、誤ったステアリングの回転角度を正常値として車両システム等に出力することになる。
【０００７】
本発明は、前述した上記問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、電源をオンしてから、電源オフ時に発生した異常を検出するための回転体の最大回転角度を小さくすることのできる回転角度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転体と一体的に回転する主動歯車と、前記主動歯車と噛合する歯数の異なる第１の従動歯車及び第２の従動歯車と、前記第１の従動歯車の回転角度を検出する第１磁気センサと、前記第２の従動歯車の回転角度を検出する第２磁気センサと、前記第１磁気センサから出力される第１アナログ信号及び第２アナログ信号に基づいて算出された第１の従動歯車の回転角度と、前記第２磁気センサから出力される第３アナログ信号及び第４アナログ信号に基づいて算出された第２の従動歯車の回転角度とに基づいて前記回転体の回転角度を絶対値で算出する制御装置とを備えた回転角度検出装置において、前記第１磁気センサから出力される前記第１アナログ信号及び前記第２アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ１と、前記第２磁気センサから出力される前記第３アナログ信号及び前記第４アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ２との比を算出して、その半径値の比と、予め設定された上限のしきい値と下限のしきい値とを比較して前記第１磁気センサもしくは前記第２磁気センサの異常を検出する異常検出装置をさらに備えたことを要旨としている。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、回転体と一体的に回転する主動歯車と、前記主動歯車と噛合する歯数の異なる第１の従動歯車及び第２の従動歯車と、前記第１の従動歯車の回転角度を検出する第１磁気センサと、前記第２の従動歯車の回転角度を検出する第２磁気センサと、前記第１磁気センサから出力される第１アナログ信号及び第２アナログ信号に基づいて算出された第１の従動歯車の回転角度と、前記第２磁気センサから出力される第３アナログ信号及び第４アナログ信号に基づいて算出された第２の従動歯車の回転角度とに基づいて前記回転体の回転角度を絶対値で算出する制御装置とを備えた回転角度検出装置において、前記制御装置は、前記第１磁気センサから出力される前記第１アナログ信号及び前記第２アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ１と、前記第２磁気センサから出力される前記第３アナログ信号及び前記第４アナログ信号に基づいて算出される半径値ｒ２との比を算出して、その半径値の比と、予め設定された上限のしきい値と下限のしきい値とを比較して前記第１磁気センサもしくは前記第２磁気センサの異常を検出することを要旨としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記半径値ｒ１が下記式１を用いて算出され、前記半径値ｒ２が下記式２を用いて算出されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角度検出装置。
【００１１】
式１：
2007298291.tif 000003
【００１２】
式２：
2007298291.tif 000004
【００１３】
請求項１，２の発明の構成によれば、半径値の比の値が上限のしきい値よりも大きくなったか、下限のしきい値よりも小さくなったかによって、第１及び第２磁気センサのうちどちらの磁気センサに異常が生じているかを特定することができる。また、任意に設定することのできる上限のしきい値と下限のしきい値との間隔を短く設定するほど、電源オフ時に発生した異常を検出するために要する回転体の最大回転角度を小さくすることができる。
【００１４】
請求項３の発明によれば、式１及び式２により半径値ｒ１，ｒ２をそれぞれ算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を、例えばステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置に具体化した一実施形態を図１〜図８に従って説明する。
図１に示すように、回転角度検出装置１１は、図示しないステアリングに一体回転可能に連結されたステアリングシャフト１２に装着されている。回転角度検出装置１１は、ステアリングシャフト１２の周囲の図示しないステアリングコラム等の構造体に固定された箱体状のハウジング１３を備えている。このハウジング１３内には、ステアリングシャフト１２に一体回転可能に外嵌された主動歯車１４が収容されるとともに、当該主動歯車１４に噛合する第１及び第２の従動歯車１５，１６が回転可能に支持されている。従って、ステアリングシャフト１２が回転すると、主動歯車１４は一体的に回転し、それに伴って第１及び第２の従動歯車１５，１６もそれぞれ回転する。なお、第１及び第２の従動歯車１５，１６は歯数が異なるように設けられている。そのため、主動歯車１４の回転角度に対する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度はそれぞれ異なる。例えば本実施形態では、主動歯車１４が９０°回転する毎に第１の従動歯車１５が１８０°回転するとともに、主動歯車１４が約９５°（１８０×５４／１０２）回転する毎に第２の従動歯車１６が１８０°回転するように歯数が設定されている。
【００１６】
また、第１及び第２の従動歯車１５，１６には、第１及び第２の磁石（永久磁石）１７，１８が一体回転可能に設けられている。図２に示すように、この第１及び第２の磁石１７，１８は、所定の径方向に磁束を発生させるように、及び第２の従動歯車１５，１６の下部開口部を介して下方を臨むようにそれぞれ設けられている。なお、第１及び第２の従動歯車１５，１６が１回転（３６０°回転）すると、第１及び第２の磁石１７，１８が発生する磁束の方向も３６０°回転する。
【００１７】
また、ハウジング１３の内部において、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下方には、プリント基板１９が第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転中心軸に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板１９の上面には、第１及び第２磁気センサ２０，２１が第１及び第２の磁石１７，１８に対向するように配設されている。また、ハウジング１３の内部において、プリント基板１９の下方には、他のプリント基板２２がプリント基板１９に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板２２の表面には、マイクロコンピュータ２３が設けられている。
【００１８】
＜電気的構成＞
次に、回転角度検出装置１１の電気的構成を説明する。図３に示すように、回転角度検出装置１１は、第１及び第２磁気センサ２０，２１と、マイクロコンピュータ２３と、電源回路２４と、差動増幅回路２６〜２９を備えている。電源回路２４は図示しない車両のバッテリから入力される電圧を、第１及び第２磁気センサ２０，２１及びマイクロコンピュータ２３等の回転角度検出装置１１の各部にそれぞれ応じた所定レベルの電圧に変換し、それら電圧をその回転角度検出装置１１の各部に供給する。第１及び第２磁気センサ２０，２１及びマイクロコンピュータ２３等はそれぞれ電源回路２４から安定して供給される所定レベルの電圧を動作電源として動作する。
【００１９】
＜磁気センサ＞
以下に、第１磁気センサ２０及び第２磁気センサ２１のうち、第１磁気センサ２０について詳述する。なお、第２磁気センサ２１については、その構成が第１磁気センサ２０と略同様であるため、ここではその詳細な説明を割愛する。
【００２０】
図４に示すように、第１磁気センサ２０は、第１ブリッジ回路３１とその第１ブリッジ回路３１に対して４５度傾いた第２ブリッジ回路３２とから構成されている。この第１ブリッジ回路３１は、磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４により構成されている。詳しくは、磁気抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子Ｒ２とが直列接続されるとともに、磁気抵抗素子Ｒ３と磁気抵抗素子Ｒ４とが直列接続されている。そして、これら磁気抵抗素子Ｒ１，Ｒ２と磁気抵抗素子Ｒ３，Ｒ４とが並列接続されている。また、磁気抵抗素子Ｒ１と磁気抵抗素子Ｒ２との間の中点ａと、磁気抵抗素子Ｒ３と磁気抵抗素子Ｒ４との間の中点ｂとが、第１差動増幅回路２６に接続されている。
【００２１】
一方、第２ブリッジ回路３２は、磁気抵抗素子Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８により構成されている。詳しくは、磁気抵抗素子Ｒ５と磁気抵抗素子Ｒ６とが直列接続されるとともに、磁気抵抗素子Ｒ７と磁気抵抗素子Ｒ８とが直列接続されている。そして、これら磁気抵抗素子Ｒ５，Ｒ６と磁気抵抗素子Ｒ７，Ｒ８とが並列接続されている。また、磁気抵抗素子Ｒ５と磁気抵抗素子Ｒ６との間の中点ｃと、が形成され、磁気抵抗素子Ｒ７と磁気抵抗素子Ｒ８との間の中点ｄとが、第２差動増幅回路２７に接続されている。
【００２２】
これら第１ブリッジ回路３１と第２ブリッジ回路３２とには、前述のように電源回路２４から所定レベルの電圧が印加されている。また、これら第１及び第２ブリッジ回路３１，３２を構成する磁気抵抗素子Ｒ１〜Ｒ８は、外部から磁界が加えられると、この磁界（正確には、磁束の向き）に応じてその抵抗値が変化する。そして、第１及び第２ブリッジ回路３１，３２は、それらに与えられる磁界の変化、すなわち第１の従動歯車１５の回転に伴う第１の磁石１７から発せられる磁束の方向の変化に応じて中点ａ，ｂ及び中点ｃ，ｄの電位を磁束の検出信号としてそれぞれ第１及び第２差動増幅回路２６，２７に出力する。この第１及び第２差動増幅回路２６，２７は、中点ａ，ｂ及び中点ｃ，ｄから入力された検出信号を差動増幅して、図５に示すように、第１の従動歯車１５の回転角度αに応じて連続的に変化する正弦信号である第１アナログ信号Ａ１及び余弦信号である第２アナログ信号Ａ２をマイクロコンピュータ２３にそれぞれ出力する。なお、本実施形態では、前述のように主動歯車１４が９０°回転する毎に第１の従動歯車１５が１８０°回転するように設定されている。さらに、第１磁気センサ２０は、１８０°の磁束の方向の変化で第１及び第２アナログ信号Ａ１，Ａ２が１周期となる。すなわち、第１磁気センサ２０は、回転角度αが０°の場合と１８０°の場合に、同一電圧値の第１アナログ信号Ａ１を出力するとともに、同一電圧値の第２アナログ信号Ａ２を出力する。従って、第１及び第２アナログ信号Ａ１，Ａ２は、主動歯車１４が９０°回転する毎、すなわち第１の従動歯車１５が１８０°回転する毎に１周期となる。また、第１及び第２ブリッジ回路３１，３２からの接続線は、図４に示すように、差動増幅回路２６，２７と接続される接続線が図中上側から順に、図９に示したＩＣのピンＰ１，Ｐ５，Ｐ２，Ｐ６に対応している。また、電源回路及びＧＮＤと接続される接続線が図中上側から順に、図９に示したＩＣのピンＰ４，Ｐ８，Ｐ３，Ｐ７に対応している。
【００２３】
図３に示すように、第２磁気センサ２１も第１磁気センサ２０と同様に、第２の従動歯車１６の回転に伴う第２の磁石１８から発せられる磁束の方向の変化に応じた検出信号を第３及び第４差動増幅回路２８，２９に出力する。そして、第３及び第４差動増幅回路２８，２９は、第２磁気センサ２１から入力された検出信号を差動増幅して、図５に示すように、第２の従動歯車１６の回転角度βに応じて連続的に変化する正弦信号である第３アナログ信号Ａ３及び余弦信号である第４アナログ信号Ａ４をマイクロコンピュータ２３にそれぞれ出力する。なお、本実施形態では、前述のように主動歯車１４が約９５°回転する毎に第２の従動歯車１６が１８０°回転するように設定されている。さらに、第２磁気センサ２１は、１８０°の磁束の方向の変化で第３及び第４アナログ信号Ａ３，Ａ４が１周期となる。すなわち、第２磁気センサ２１は、回転角度βが０°の場合と１８０°の場合に、同一電圧値の第３アナログ信号Ａ３を出力するとともに、同一電圧値の第４アナログ信号Ａ４を出力する。従って、第３及び第４アナログ信号Ａ３，Ａ４は、主動歯車１４が約９５°回転する毎、すなわち第２の従動歯車１６が１８０°回転する毎に１周期となる。なお、図５の主動歯車１４の回転角度の数値を、小数点第１位で四捨五入した値で表している。
【００２４】
マイクロコンピュータ２３は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）等を備えたＣＰＵユニットである。マイクロコンピュータ２３は、第１磁気センサ２０（第１及び第２差動増幅回路２６，２７）から第１及び第２アナログ信号Ａ１，Ａ２が入力されると、この第１及び第２アナログ信号Ａ１，Ａ２の各電圧値（出力値）の組み合わせに基づいて、図５に示すように第１の従動歯車１５の回転角度αを算出する。また、マイクロコンピュータ２３は、第２磁気センサ２１（第３及び第４差動増幅回路２８，２９）から第３及び第４アナログ信号Ａ３，Ａ４が入力されると、この第３及び第４アナログ信号Ａ３，Ａ４の各電圧値（出力値）の組み合わせに基づいて第２の従動歯車１６の回転角度βを算出する。さらに、マイクロコンピュータ２３は、それら算出した第１の従動歯車１５の回転角度αと第２の従動歯車１６の回転角度βとに基づいて主動歯車１４の回転角度θを算出し、この算出した主動歯車１４の回転角度θを種々の車両システム（例えば車両安定性制御システムや、電子制御サスペンションシステムなど）に対して出力する。詳述すると、本実施形態では、第２の従動歯車１６の回転周期が、第１の従動歯車１５の回転周期よりも長くなるように設定されている。よって、第１の従動歯車１５の回転角度αと第２の従動歯車１６の回転角度βとが共に０度である基準位置（ステアリング回転角度＝０度）からステアリングが回転操作されると、ハンドル操作角度に対して「α−β」が０度からリニアに変化する。従って、「α−β」を用いれば、「α−β」の１周期内においてステアリングの回転角度θを一義的に特定することが可能である。
＜異常検出処理＞
次に、マイクロコンピュータ２３による磁気センサ等の異常検出処理について説明する。
【００２５】
電源（ＩＧ）オン中にステアリングを回転操作させると、マイクロコンピュータ２３は、前述のように主動歯車１４の回転角度θを算出して、さらにその回転角度θを種々な車両システムに出力するとともに、その回転角度θを「直前の回転角度θ」としてメモリ（図示しない）に格納する。次に、電源オン中に再びステアリングを回転操作させると、マイクロコンピュータ２３は、再度主動歯車１４の回転角度θを算出する。ここで、マイクロコンピュータ２３は、この算出した回転角度θとメモリに格納した「直前の回転角度θ」との差分を算出し、この差分と予め設定されたしきい値とを比較する。そして、マイクロコンピュータ２３は、その差分がしきい値よりも大きい場合に、第１及び第２磁気センサ２０，２１の少なくとも一方に何らかの異常が発生していると判断し、図示しないインストルメントパネルに設けられたインジケータやブザーなどに作動信号を出力して異常が生じた旨を搭乗者に報知する。なお、予め設定されたしきい値は、ステアリングを最速で回転操作したときの回転角度θの変動分が設定されている。
【００２６】
ただし、磁気センサの異常が電源オフ中に生じると、電源をオンしたときに、既に異常を示した回転角度θｅが算出され、その回転角度θｅが「直前の回転角度θ」として格納されるため、この「直前の回転角度θ」との比較を実施しても磁気センサの異常を検出することは困難である。
【００２７】
そこで次に、電源オフ中に磁気センサに異常が発生した場合、例えば第１磁気センサ２０及び第２磁気センサ２１のうち一方の磁気センサ（本例では、第１磁気センサ２０）が故障（図９に示した磁気センサのピンＰ１とピンＰ２とがショート）した場合について説明する。
【００２８】
第１磁気センサ２０が故障した状態で電源をオンしてステアリングを回転操作すると、マイクロコンピュータ２３には、まず主動歯車１４の回転角度θｅを算出するためのアナログ信号が第１及び第２磁気センサ２０，２１から入力される。ここで、異常の発生した第１磁気センサ２０から出力される第１及び第２アナログ信号Ａ１ｅ，Ａ２ｅは、図６に示すように正常な信号（第３及び第４アナログ信号Ａ３，Ａ４）に比べて振幅が小さくなり、且つ位相がずれる。これによって、この第１及び第２アナログ信号Ａ１ｅ，Ａ２ｅに基づいてマイクロコンピュータ２３により算出される第１の従動歯車１５の回転角度αｅと正常な場合の回転角度αとの間に誤差が発生する。そのため、マイクロコンピュータ２３によって、その回転角度αｅと第３及び第４アナログ信号Ａ３，Ａ４から算出される回転角度βとに基づいて算出される主動歯車１４の回転角度θｅも正常な回転角度θとの間で誤差が発生する。
【００２９】
次に、この異常時の主動歯車１４の回転角度θｅと正常時の主動歯車１４の回転角度θとの角度誤差について説明する。図７に示すように、異常時の主動歯車１４の回転角度θｅと正常時の主動歯車１４の回転角度θとの角度誤差は、略４５ｄｅｇ周期で変動し、略余弦関数に準じた波形になる。なお、本実施形態では、異常時の主動歯車１４の回転角度θｅと正常時の主動歯車１４の回転角度θとの角度誤差が２．７ｄｅｇ以上もしくは−２．７ｄｅｇ以下になると、磁気センサのアルゴリズム上、算出される回転角度θｅが実際の回転角度に比べて跳躍的に変化する。具体的には、異常時の主動歯車１４の回転角度θｅは１周期分、すなわち本実施形態の第１磁気センサ２０では９０ｄｅｇ加算あるいは９０ｄｅｇ減算された値が算出されることとなる。そして、磁気センサの異常が検出されないままの場合、マイクロコンピュータ２３は、この跳躍的に変化した（正常値に対して大きく誤った）回転角度θｅを正常値として車両システム等に出力することになるため、早期に磁気センサの異常を発見する必要がある。
【００３０】
この磁気センサの異常を発見するための異常検出処理として、まず半径チェックについて図８に従って説明する。マイクロコンピュータ２３は、主動歯車１４の回転角度θｅの算出と同時に、同一周期におけるアナログ信号の電圧値に基づく下記式により半径値ｒ１，ｒ２を算出し、その半径値ｒ１，ｒ２と、磁気センサの特性により設定される上限値ＣＨ及び下限値ＣＬとを個々に比較する半径チェックを行う。
2007298291.tif 000005
2007298291.tif 000006
【００３１】
この半径チェックでは、正常な磁気センサの場合であれば略一定となる半径値が、上限値ＣＨよりも大きくなった場合あるいは下限値ＣＬよりも小さくなった場合に、磁気センサに異常が発生したと判断する。
【００３２】
さらに半径チェックについて詳述する。図８に、第１磁気センサ２０の１周期分の半径値ｒ１の軌跡と、第２磁気センサ２１の１周期分の半径値ｒ２の軌跡を示した。ここで、正常な第２磁気センサ２１による半径値ｒ２は、１周期において略一定となるため、略真円となる。これに対して、異常を示す第１磁気センサ２０による半径値ｒ１は、各周期において変動するため、楕円になる。なお、上限値ＣＨ（図８においては半径値ｒ２と重なっている）及び下限値ＣＬについても円にして示した。
【００３３】
第２磁気センサ２１における半径チェックでは、半径値ｒ２が常に上限値ＣＨと等しくなるため、第２磁気センサ２１が正常であると判断される。
また、第１磁気センサ２０における半径チェックでは、半径値ｒ１が下限値ＣＬよりも小さくなった場合に異常であることが判断される。詳述すると、例えば電源をオンしたときにステアリングが位置Ｓ１にあって、ステアリングが矢印Ｙ方向に回転操作されると、半径値ｒ１が下限値ＣＬよりも小さくなる位置Ｓ２で第１磁気センサ２０の異常を検出することができる。換言すると、図７に示すように、ステアリングが前述の跳躍的変化をした位置にあるときに電源がオンされて、図中右方向にステアリングが回転操作されると、次の跳躍的変化が起きたときに異常を検出することができる。なお、本実施形態では、この場合の電源オンから異常検出までに要するステアリングの回転角度（図７における期間Ｔ１）は１３．３ｄｅｇになる、すなわち位置Ｓ１からステアリングを１３．３ｄｅｇ回転させると、この半径チェックによって磁気センサの異常を検出することができる。ちなみに、位置Ｓ３から位置Ｓ１の間は、回転角度θｅと回転角度θとの間で誤差が生じているが、跳躍的変化は発生していないため、略正常値として主動歯車１４の回転角度を出力することができる。よって、前述の位置Ｓ１から位置Ｓ２までの期間が、半径チェックにおける電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度になる。
【００３４】
さらに、本実施形態の回転角度検出装置１１のマイクロコンピュータ２３は、電源オフ中に発生した磁気センサの異常を発見するために、半径チェックに加えて、以下に説明する相対半径チェックを行う。
【００３５】
すなわち、マイクロコンピュータ２３は、半径値ｒ１，ｒ２の比ｒ１／ｒ２を算出して、その半径値の比ｒ１／ｒ２と、予め設定された下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとを比較する。そして、ｒ１／ｒ２の値が下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとの間にある場合に、両磁気センサ２０，２１が正常であると判断する。一方、このｒ１／ｒ２が下限しきい値ＲＬよりも小さい場合には、半径値ｒ１、すなわち第１磁気センサ２０に異常があると判断する。また、ｒ１／ｒ２が上限しきい値ＲＨよりも大きい場合には、半径値ｒ２、すなわち第２磁気センサ２１に異常があると判断する。なお、図８に、１周期分の半径値の比ｒ１／ｒ２の軌跡（本実施形態では、半径値ｒ１の軌跡と重なっている）を示し、下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨの円を、それぞれ破線で示した。また、この下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨはそれぞれ「０．８７」及び「１．１５」に設定されている。この下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨの設定により、後に詳述するように電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度を変更することができる。
【００３６】
さらに相対半径チェックについて詳述すると、例えば前述と同様に電源をオンしたときにステアリングが位置Ｓ１にあって、ステアリングが矢印Ｙ方向に回転操作されると、半径値の比ｒ１／ｒ２が下限しきい値ＲＬよりも小さくなる位置Ｓ４で第１磁気センサ２０の異常を検出することができる。本実施形態では、この場合の電源オンから異常検出までに要するステアリングの回転角度（図７における期間Ｔ２）は３．０ｄｅｇになる、すなわち位置Ｓ１からステアリングを３．０ｄｅｇ回転させると、この相対半径チェックによって磁気センサの異常を検出することができる。なお、本実施形態では、この位置Ｓ１から位置Ｓ４までの期間Ｔ２が、相対半径チェックにおける電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度になる。そして、この期間Ｔ２（期間Ｔ１−期間Ｔ２）を、下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨの値設定により調整することができる。すなわち、下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとの間隔を長くするほど、期間Ｔ２も長くなり、電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度が大きくなる。反対に、下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとの間隔を短くするほど、期間Ｔ２も短くなり、電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度を小さくすることができる。
【００３７】
そして、マイクロコンピュータ２３は、半径チェック及び相対半径チェックによって磁気センサの異常を検出した場合、図示しないインストルメントパネルに設けられたインジケータやブザーなどに作動信号を出力して、磁気センサに異常が生じた旨を搭乗者に報知する。また、マイクロコンピュータ２３は、磁気センサに異常が生じたと判断した場合、ステアリングシャフトの回転角度を利用して制御を行う車両システムに対して禁止信号を出力してその車両システムによる制御を禁止させる。
【００３８】
次に、本実施形態の効果を以下に記載する。
（１）本実施形態によれば、マイクロコンピュータ２３は、半径値ｒ１，ｒ２の比（ｒ１／ｒ２）を算出して、そのｒ１／ｒ２と、予め設定された下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとを比較する相対半径チェックを行うようにした。これによって、２つのうち一方の磁気センサ（本例では第１磁気センサ２０）の異常（ピン間ショートによる故障等）を、正常な磁気センサ（本例では第２磁気センサ２１）、下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨに基づいて検出することができる。
【００３９】
また、この下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨをそれぞれ「０．８７」と「１．１５」に設定した。これによって、半径チェックでは１３．３ｄｅｇである電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度を、３．０ｄｅｇに短縮することができる。従って、電源オフ時に発生した異常を、電源オンしてから小さいステアリングの回転操作によって検出することができる。このとき、半径値の比ｒ１／ｒ２の値によって、第１磁気センサ２０及び第２磁気センサ２１のうちどちらの磁気センサが異常を示しているかを特定することもできる。また、各アナログ信号Ａ１〜Ａ４の最大電圧値に関係なく、下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨを設定することが可能である。そのため、各アナログ信号Ａ１〜Ａ４の最大電圧値が変化しても共通の下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨを使用することができる。
【００４０】
（２）本実施形態によれば、マイクロコンピュータ２３は、相対半径チェックによって磁気センサの異常を検出した場合、図示しないインストルメントパネルに設けられたインジケータやブザーなどに作動信号を出力して、磁気センサに異常が生じた旨を搭乗者に報知する。また、マイクロコンピュータ２３は、磁気センサに異常が生じたと判断した場合、ステアリングシャフトの回転角度を利用して制御を行う車両システムに対して禁止信号を出力してその車両システムによる制御を禁止させる。従って、異常値である主動歯車１４の回転角度θｅによって種々の車両システムが制御されることを好適に抑制することができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・上記実施形態では、マイクロコンピュータ２３が主動歯車１４の回転角度θの検出と、磁気センサの異常検出とを行っているが、マイクロコンピュータ２３とは別に、相対半径チェックを行って磁気センサの異常を検出する異常検出装置を設けるようにしてもよい。
【００４２】
・上記実施形態では、マイクロコンピュータ２３が相対半径チェックと併せて半径チェックを行うようにしたが、この半径チェックの実施を省略してもよい。
・上記実施形態における下限しきい値ＲＬ及び上限しきい値ＲＨの数値は特に制限されない。なお、この下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとの間隔を短くするほど、相対半径チェックにおける電源オンから異常検出までに要するステアリングの最大回転角度を小さくすることができる。ただし、下限しきい値ＲＬと上限しきい値ＲＨとの間隔が短すぎると、ノイズ等による検出誤差によっても異常と判断される可能性がある。
【００４３】
・上記実施形態における主動歯車１４、第１の従動歯車１５及び第２の従動歯車１６の歯数比に特に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】回転角度検出装置を説明するための平面図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図。
【図３】回転角度検出装置の電気的構成を説明するためのブロック図。
【図４】磁気センサを説明するための回路図。
【図５】磁気センサを説明するための特性図。
【図６】異常時の磁気センサを説明するための特性図。
【図７】磁気センサ異常時の角度誤差を説明するための説明図。
【図８】異常検出処理を説明するための説明図。
【図９】磁気センサを説明するための斜視図。
【図１０】従来の異常検出処理を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００４５】
１１…回転角度検出装置、１２…ステアリングシャフト（回転体）、１４…主動歯車、１５…第１の従動歯車、１６…第２の従動歯車、２０…第１磁気センサ、２１…第２磁気センサ、２３…マイクロコンピュータ（制御装置及び異常検出装置）。
【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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