(57)【要約】【課題】本発明は、シャフト（１４）により駆動され、それぞれ異なる出力ギア径（３６，３８）を有する第１の出力ギア（３２）と第２の出力ギア（３４）の角度位置の差異（５６）に基づいて角度センサ（２４）の誤差を識別する方法に関し、この方法は、前記第１の出力ギア（３２）の角度位置（４２）に基づいて、前記シャフト（１４）の角度位置（１８）に対する基準値（１８，５２）を特定する工程と、前記第２の出力ギア（３４）の角度位置（４６）、および前記第１の出力ギア（３２）と前記第２の出力ギア（３４）との間の伝達比（９０）に基づいて、前記シャフト（１４）の角度位置（１８）に対する比較値（１８’，５２’）を特定する工程と、前記基準値（１８，５２）と前記比較値（１８’，５２’）との比較（９３，９４）が所定の条件（９５）を満たすとき、誤差を識別するものである。
2018527582.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフト（１４）により駆動され、それぞれ異なる出力ギア径（３６，３８）を有する第１の出力ギア（３２）と第２の出力ギア（３４）の角度位置の差異（５６）に基づいて角度センサ（２４）の誤差を識別する方法であって、
前記第１の出力ギア（３２）の角度位置（４２）に基づいて、前記シャフト（１４）の角度位置（１８）に対する基準値（１８，５２）を特定する工程と、
前記第２の出力ギア（３４）の角度位置（４６）、および前記第１の出力ギア（３２）と前記第２の出力ギア（３４）との間の伝達比（９０）に基づいて、前記シャフト（１４）の角度位置（１８）に対する比較値（１８’，５２’）を特定する工程と、
前記基準値（１８，５２）と前記比較値（１８’，５２’）との比較（９３，９４）が所定の条件（９５）を満たすとき、誤差を識別する、方法。
【請求項２】
前記基準値（１８，５２）を特定するために、前記角度位置の前記差異（５６）に基づいて特定された前記第１の出力ギア（３２）の回転カウント値（７６）と、前記第１の出力ギア（３２）の前記角度位置（４２）とを加算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記比較値（１８’，５２’）を特定するために、前記角度位置の前記差異（５６）に基づいて特定された前記第２の出力ギア（３４）の回転カウント値（８６）と、伝達比（９０）で重み付けられた前記第２の出力ギア（３４）の前記角度位置（４６）との合計（７８）から、重複的な基準値（５２’）が求められる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記比較（９３，９４）は、前記基準値（１８，５２）と前記比較値（１８’，５２’）との差異（９２）を求めることを含み、
前記所定の条件（９５）は、前記差異（９２）が所定の範囲にある値であるか否かを満たすことである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
求められた前記差異（９２）をメモリ（９７）に記憶する工程を有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記差異（９２）は、前記メモリ（９７）に記憶されていた差異（９２’）が前記差異（９２）より小さい場合のみ記憶される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記出力ギア（３２，３４）の前記角度位置（４２，４６）は、磁気抵抗センサ（４０，４４）を用いて検出され、
前記角度センサ（２４）の前記誤差（９６）は、磁気抵抗センサ（４０，４４）の出力信号の直交性に基づいて識別され、
前記出力信号は、前記角度位置（４２，４６）を示す、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法を実行するように設計された制御デバイス（５８）。
【請求項９】
シャフト（１４）により駆動される第１の出力ギア（３２）と第２の出力ギア（３４）の角度位置の差異（５６）に基づいて、前記シャフト（１４）の前記角度位置（４２，４６）を特定するための角度センサ（２４）であって、
それぞれ異なる出力ギア径（３６，３８）を有する前記第１の出力ギア（３２）および前記第２の出力ギア（３４）と、
請求項８に記載の制御デバイス（５８）とを備える、角度センサ（２４）。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法のすべての工程を実行するためのプログラムコードソースを含むコンピュータプログラムであって、
請求項８に記載の制御デバイス（５８）により実行される、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、角度センサの誤差を識別する方法、その方法を実行する制御デバイス、角度センサ、およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
１つの角度センサがドイツ特許第198 49 554C1号に記載され、この角度センサは、シャフトによって駆動される第１の出力ギアと第２の出力ギアとの間の角度位置の差に基づいてシャフトの角度位置を特定するものである。角度センサは、第１の出力ギアおよび第２の出力ギアを有する。第１の出力ギアの径は、第２の出力ギアの径とは異なっている。
【０００３】
シャフトの角度位置は、全角を超える角度、すなわち３６０度より大きい角度範囲にある角度として特定される。そのため、シャフトの角度位置は、角度位置の差に基づいて、一方の出力ギアの角度位置を計算し、この角度位置の差に、シャフトと対応する出力ギアの伝達比（トランスミッション比）を掛け合わせることにより決定することができる。しかしながら、出力ギアが完全な円形でないこと（出力ギアの角度位置に依存して伝達比が変化することを意味する。）に主に起因して、直接的に決定されたシャフトの角度位置は非線形性を示す。こうした角度位置に依存する伝達比の変化を、以下、伝達比の動的変化という。
【０００４】
したがって出力ギアの角度位置は、択一的には、全角を超える角度として決定される。そのため出力ギアの角度位置は、３６０度の倍数である最大の全角を最初に決定する。これにより、小数点以下を切り捨てて、測定誤差をフィルタリング処理（排除）する。すると、出力ギアの角度位置は、０度〜３６０度の間の範囲にある実際の角度位置として決定される。最後に、最大数の全角に実際の角度を足し合わせることにより、出力ギアの角度位置は、全角を超える角度として決定される。この代替的手法を用いて決定された出力ギアの角度位置は、直接的に決定された出力ギアの角度位置より正確であるが、全角の小数点以下の誤差が全角の領域に生じた場合、小数点以下の誤差を切り捨てることにより、決定すべき最大の全角が不正確に決定され、周期数のジャンプが起こる場合がある。本願では、周期数とは回転カウント数であり、出力ギアが回った回転数を特定するものをいう。
【０００５】
こうした周期数のジャンプを判別するために、直接的に検出した出力ギアの回転角度と、上述の代替的に検出した出力ギアの回転角度について、互いにその妥当性がチェックされる。このように、対応する出力ギアの回転位置およびシャフトの角度位置に対する周期数のジャンプの問題を、周期数補完を用いて補完することができる。
【０００６】
しかしながら、この周期数補完を行っても、シャフトの角度位置に対するジャンプ（角度ジャンプともいう）は発生し続ける。角度ジャンプが問題であることに加えて、例えば、角度ジャンプがセンサの起動時に発生し、こうした角度ジャンプを判定するためにシャフトの角度位置に対する過去のデータが利用できない場合、角度ジャンプを常に信頼性よく判定することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、シャフトの角度位置に対する過去のデータが利用できない場合であっても、上述の角度ジャンプに付随する角度センサの誤差を識別する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の１つの態様によれば、シャフトにより駆動され、それぞれ異なる出力ギア径を有する第１の出力ギアと第２の出力ギアの角度位置の差異に基づいて角度センサの誤差を識別する方法に関し、この方法は、前記第１の出力ギアの角度位置に基づいて、前記シャフトの角度位置に対する基準値を特定する工程と、前記第２の出力ギアの角度位置、および前記第１の出力ギアと前記第２の出力ギアとの間の伝達比に基づいて、前記シャフトの角度位置に対する比較値を特定する工程と、前記基準値と前記比較値との比較が所定の条件を満たすとき、誤差を識別する。
【０００９】
具体的な方法は、上述したタイプの周期ジャンプが、出力ギアの角度位置が完全に線形に特定されないことに起因して生じるという考察に基づくものであり、これによって、角度位置の差異にジャンプが生じ、上述の周期数補完が必要となる。上述した伝達比の動的変化に伴い、出力ギアが完全に円形ではないことに起因して、これらの角度位置の検出は、理想的な線形とはならない。周期数補完は、長期間にわたって伝達比の動的変化を矯正する。
【００１０】
しかしながら周期数補完を行うには、２つの出力ギアの伝達比が長時間にわたって一定であることが要求される。この要求は、必ずしも満たされていないものと考えられる。なぜならば、出力ギアの角度位置が理想的に線形ではなく検出されることに加え、角度センサが原理的に経年劣化するためであり、機械的部品および電気的部品が変化するためである。その結果、時間が経過するにつれ、伝達比が変化し、シャフトの角度位置を特定するための全体的な測定経路も変化する。したがって、シャフトの角度位置を特定する数学的な境界条件は、もはや正確ではなくなる。長期間にわたる経年劣化および／または疲労の兆候に起因して、２つの出力ギアの伝達比が変化した場合、上述の角度ジャンプが生じる。これは特に、角度センサがスイッチせず、２つの出力ギアの伝達比が変化した場合に問題となり得る。この場合、角度センサがスイッチオンした場合、比較値を利用することができないため、角度ジャンプを直ちに検出することはない。これは、例えば、長期間にわたって電気エネルギが供給されないで駐車している車両の場合である。
【００１１】
したがって上述の方法は、２つの出力ギア間の伝達比の長期間にわたる変化をモニタする。このとき、第１の出力ギアの角度位置および第２の出力ギアの角度位置の両方を記録する。これにより、２つの出力ギア間の伝達比をチェックすることができる。シャフトの角度位置を特定するための上述の数学的な境界条件が正しく、長期間における伝達比の変化が生じない場合、２つの出力ギアの角度位置は、重複的なものとなるはずであり、２つの出力ギアの角度位置に基づいたすべての計算は、同じ結果をもたらすこととなる。
【００１２】
２つの出力ギア間の伝達比に対する所定の条件は、シャフトの角度位置を十分正確に特定できないという程度まで、測定経路における伝達比が不正確になったポイントを特定するための判定基準を提供する。２つの出力ギア間の伝達比は設計パラメータであるので、これに依拠する所定の条件を、比較値またはそれに類するものの形態として、ＲＯＭ等の不揮発性メモリに記憶させておき、例えば電源が供給されない車両の休止期間より長い期間の後、任意のタイミングでアクセスできるようにしておいてもよい。その結果、角度センサにおける角度ジャンプおよび任意の誤差を常に検出することができる。
【００１３】
上述の方法のさらなる改良において、角度位置の差異に基づいて特定された第１の出力ギアの回転カウント値と、第１の出力ギアの角度位置とを加算する。上記説明したように、上記周期数に対応する回転カウント値を記憶させることは、この方法に利用されるセンサ部品が高レベルの精度を有することを要求するものではない。ただし、全角回転（全転）する際、新たな回転が始まることが明確に判定され、出力ギアおよびシャフトの角度位置を測定するとき、角度ジャンプが生じないようにする必要がある。
【００１４】
上述の方法のさらなる改良において、比較値を特定するために、角度位置の差異に基づいて特定された第２の出力ギアの回転カウント値と、伝達比で重み付けられた第２の出力ギアの角度位置との合計から、重複的な基準値が求められる。これは、第２の出力ギアの角度位置が、伝達比によって第１の出力ギアの角度位置に変換されることを意味する。このとき伝達比は、角度センサをデザインする際に寸法設計された所定の値を用いて記述される。このように基準値と比較値の比較結果がテストされ、所定の条件を満たすか否かを判定することができる。例えば、２つの値が比較のために互いに分割された場合、商の整数部分が１より大きく外れなければ、所定条件を満たすことができる。
【００１５】
商を求めることは、計算の観点からみると、極めて負担の大きい処理であるので、上述の方法のさらなる改良において、比較することは、基準値と比較値との差異を求めることを含み、所定の条件は、差異が所定の範囲にある値であるか否かを満たすことである。このように、簡便な論理回路を用いて、比較結果が所定の条件を満たすか否かをモニタすることができる。別の改良において、上述の方法は、得られた比較結果、好適には求められた差異をメモリに記憶する工程を有する。これにより、車両を点検しているとき、角度センサの可能性のある摩耗を検出するために比較結果を評価して、故障する前に角度センサを交換することができる。
【００１６】
比較結果は、原則的には、任意の手法により、例えば長期間にわたって記憶させておくことができるが、上述の方法のさらなる好適な改良において、比較結果は、上述の差異を含み、その差異は、メモリに記憶されていた差異が、新たに求められた差異より小さい場合のみ記憶される。このようにして、比較結果を記憶しておくために必要な記憶容量を最小限に抑えることができる。
【００１７】
上述の角度センサの択一的な別の改良において、出力ギアの角度位置は、複数の磁気抵抗センサを用いて検出され、各磁気抵抗センサは、符号化信号を出力する２つの独立した測定トランスデューサを有し、角度センサの誤差は、各センサの２つの測定トランスデューサの相対的位置に基づいて識別される。センサの両方の測定トランスデューサは、対応する出力ギアに対して９０度だけオフセットしている（ずれている）場合、好都合にも、符号化信号の直交性に基づいて、両方のセンサの相対的な角度位置をモニタすることができ、直交性が存在しない場合、この誤差を検出することができる。このように、角度センサの誤差に対する安全性（信頼性）を増大させることができる。
【００１８】
本発明に係る別の態様によれば、制御デバイスが上述の方法を実行するように設計される。
【００１９】
上述のデバイスのさらなる改良において、上述のデバイスは、メモリおよびプロセッサを備える。上述の方法は、コンピュータプログラムの態様でメモリ内に記憶され、プロセッサは、コンピュータプログラムがメモリからプロセッサに読み込まれたとき、上述の方法を実行するように構成されている。
【００２０】
本発明に係る別の態様によれば、角度センサは、シャフトにより駆動される第１の出力ギアと第２の出力ギアの角度位置の差異に基づいて、シャフトの角度位置を特定するものであって、それぞれ異なる出力ギア径を有する第１の出力ギアおよび第２の出力ギアと、上述のいずれかの制御デバイスとを備える。
【００２１】
本発明に係る別の態様によれば、コンピュータプログラムは、上述の方法が電子デバイスまたは１つの特定のデバイスによって実行されたとき、上述の方法のすべての工程を実行するためのプログラムコードソースを含む。
【００２２】
本発明に係る別の態様によれば、コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読データ媒体に記憶され、データプロセッシングデバイスで処理されたとき、上述の方法を実行するプログラムコードを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
本発明の上述した機能、特徴、および利点は、例示的な実施形態について、より詳細に図解された図面を参照しつつ、以下の明細書を参照するとより明確となる。
【図１】ステアリングシステムを備えた車両の概略的な斜視図である。
【図２】図１のステアリングシステムのためのステアリング角度センサの概略的な斜視図である。
【図３】図１のステアリング角度システムのステアリング角度に対して、図２のステアリング角度センサに設けられた出力ギアの角度を、プロットしたグラフである。
【図４】図２のステアリング角度センサに設けられた制御デバイスの概略図である。
【図５】図２のステアリング角度センサに設けられた別の制御デバイスの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
各図面において、同様の技術的構成部品は、同様の参照符号を付し、１回だけ説明する。各図面は、単に概略的なものであって、別段、実際の幾何学的な寸法比率を反映したものではない。
【００２５】
ステアリングシステム４を備えた車両２の概略的な斜視図である図１を参照する。
【００２６】
例示的な本実施形態において、車両２は、２つの前輪６および２つの後輪８によって支持されるシャーシ（車体）１０を備える。ステアリングシステム４を用いて前輪６を操作することにより、車両２の進路方向を転換することができる。
【００２７】
ステアリングシステム４は、ステアリングシャフト１４に取り付けられ、回転軸１６の周りをピボット回転できるように取り付けられたステアリングホイール１２を有する。ステアリングホイール１２は、回転軸１６の周りのステアリングシャフト角１８に基づいてステアリング角２０を規定するように構成され、このとき、ステアリングギア２２が前輪６に作用して、進路方向を転換する。そのために、例えば車両２のドライバがステアリングホイール１２を回転させる。
【００２８】
本実施形態では、ステアリングシャフト角１８は、ステアリング角度センサ２４によって検出される。そして検出されたステアリングシャフト角１８を用いて、ドライブユニット２６がステアリングギア２２を作動させることにより、対応するステアリング角２０に応じて車両２の前輪６が作用（進路転換）する。
【００２９】
図１のステアリングシステム４のためのステアリング角度センサ２４の概略的な斜視図である図２を参照する。
【００３０】
ステアリング角度センサ２４は、駆動ギア径３０を有する駆動ギア２８を備え、駆動ギア２８は、ステアリングシャフト１４の所定位置に固定され、これと同心円上に連結されており、ステアリングシャフト１４が回転したとき、同様に回転軸１６の周りを回転する。したがって駆動ギア２８は、ステアリングシャフト角１８とともに調整される。
【００３１】
ステアリングシャフト角１８を計量的に特定するために、駆動ギア２８は、ステアリングシャフト１４とともに回転しているとき、第１の出力ギア３２および第２の出力ギア３４を回転駆動する。これらの出力ギア３２，３４は、駆動ギア２８の端部の周りのさまざまな円周位置に配置されている。すなわちステアリングシャフト１４は、ステアリングシャフト角１８だけ回転したとき、駆動ギア２８を介して、第１の出力ギア３２を第１の出力ギア角３３だけ回転させ、第２の出力ギア３４を第２の出力ギア角３５だけ回転させる。
【００３２】
第１の出力ギア３２は、第２の出力ギア３４の第２の出力ギア径３８より大きい第１の出力ギア径３６を有する。これらの出力ギア径３６，３８は、駆動ギア径３０より小さい。したがって、ステアリングシャフト１４が回転するとき、駆動ギア２８が最も遅く回転し、第２の出力ギア３４が最も遅く回転する。
【００３３】
図１のステアリングシステム４のためのステアリング角度センサ２４の概略的な斜視図である図２を参照する。
【００３４】
２つの出力ギア３２，３４の出力ギア角３３，３５を比較することにより、３６０度を超える角度範囲でステアリングシャフト角１８を検出することができる。すなわち、ステアリングシャフト１４のステアリングシャフト角１８を全角の複数倍を超える角度として検出することができる。２つの出力ギア３２，３４の出力ギア角３３，３５を比較するために、第１の測定トランスデューサ４０を用いて、第１の出力ギア３３の第１の出力ギア角実測値４２を検出し、第２の測定トランスデューサ４４を用いて、第２の出力ギア３５の第２の出力ギア角実測値４６を検出する。出力ギア角３３，３５の比較に関する詳細については、後の段落で説明する。
【００３５】
出力ギア角実測値４２，４６を検出するために、例えば磁気的手段を用いて、既知の手法を用いて、出力ギア３２を周方向に符号化（エンコード）してもよい。２つの測定トランスデューサ４０，４４は、出力ギア３２，３４に対して所定位置に固定して配置される。出力ギア３２，３４が回転すると、各測定トランスデューサ４０，４４からの符号化が変化し、各測定トランスデューサ４０，４４は、それぞれの出力ギア角実測値４２，４６を検出し、適当な信号を出力する。上記内容は知られていることであり、本願ではさらに詳細には説明しない。
【００３６】
出力ギア角実測値４２，４６の比較、および比較結果に基づいてステアリングシャフト角１８の特定については、図３を参照しながら以下説明する。図３は、ステアリングシャフト１４のステアリングシャフト角１８に対する第１の出力ギア角３３および第２の出力ギア角３５の出力ギア角実測値をプロットしたグラフである。
【００３７】
第１の出力ギア角実測値４２の測定結果は、破線でプロットされ、第２の出力ギア角実測値４６の測定結果は、点線でプロットされている。明確に図示されているように、計量的な理由から、出力ギア角実測値４２，４６は、常に３６０度の全角５０まで増大し、再び０度から開始する。
【００３８】
理解しやすくするために、グラフ４８においては、第１の出力ギア３３のプロファイルが、第１の全角超え出力ギア角５２としてプロットされ、第２の出力ギア３５のプロファイルが、第２の全角超え出力ギア角５４としてプロットされている。図２ではより詳細には図示されていないゼロ点位置から開始して、全角超え出力ギア角５２，５４が３６０度より大きい角度範囲における各出力ギア３２，３４の角度位置を特定しており、全角超え出力ギア角５２，５４から各出力ギア３２，３４の回転数も同様に判別可能である。
【００３９】
グラフ４８から明らかなように、ステアリングシャフト角１８から見て、第２の出力ギア３４は第１の出力ギア３２より早く回転する。これは、第１の出力ギア３２の第１の出力ギア径３６が第２の出力ギア３４の第２の出力ギア径３８より大きいためである。
【００４０】
図３のグラフ４８の本質的な特徴は、２つの全角超え出力ギア角５２，５４の間の差異５６が、全角超え出力ギア角５２，５４に一義的に付与される点にある。図３は、一例として、２つの全角超え出力ギア角の内の一方と、検出された差異５６との間の関連性を示すものである。すなわち、差異５６が分かれば、２つの出力ギア３２，３４の少なくとも一方の全角超え出力ギア角５２，５４を特定することができる。
【００４１】
差異５６は、原則的には、出力ギア角実測値４２，４６に基づいて特定することができる。出力ギア角３３，３５が全角５０を超えたとき、差異５６は正の値と負の値の間でジャンプすることを考慮しておく必要がある。これは、例えばドイツ特許第198 49 554C1号に記載されている。しかし、これらの値のジャンプは、差異５６の絶対値を形成することによって考慮することができる。すなわち差異５６および２つの出力ギア３２，３４の全角超え出力ギア角５２，５４は、出力ギア角実測値４２，４６を検出する２つの測定トランスデューサ４０，４４に基づいてのみ特定することができる。特定の実施形態については、図４を参照して後述する。
【００４２】
２つの出力ギア３２，３４のうちの一方の全角超え出力ギア角５２，５４が知られている場合、ステアリングシャフト角１８は、それぞれの全角超え出力ギア角５２，５４に比例的に依存するため、それぞれの出力ギア径３６，３８の間の比および駆動ギア径３０からステアリングシャフト角１８を推測することができる。
【００４３】
ステアリングシャフト角１８の角度ジャンプは、実際には、出力ギア角実測値４２，４６を測定する差異の測定誤差に起因して生じるものであるが、明細書を簡潔とするために、角度ジャンプについてさらに詳細に説明しない。上述のように検出された全角超え出力ギア角５２，５４をまず用いて、それぞれの出力ギア３２，３４の全転回数を特定した後、出力ギア角実測値４２，４６を加算する。このように、２つの出力ギア３２，３４のうちの一方の全角超え出力ギア角５２，５４をまず検出し、３６０度の全角で除算する。この結果、それぞれの出力ギア３２，３４の回転数を示す規格化された回転カウント数が得られ、回転カウント数には、２つの全角の間の回転を示す小数が含まれる。この回転カウント数から小数部を取り除き、整数部を得る。それぞれの出力ギア３２，３４が全回転した回数数を回転カウント実数と定義する。そして、それぞれの出力ギア３２，３４の出力ギア角実測値４２，４６に、この回転カウント実数が加算される結果、それぞれの出力ギア３２，３４の全角超え出力ギア角５２，５４が得られ、ひいてはステアリングシャフト角１８を特定することができる。
【００４４】
原則的には、ステアリングシャフト角１８を特定しているときに角度ジャンプが起こらないようにすべきである。しかしながら実際には、角度ジャンプは起こる。なぜなら、ステアリングシャフト角１８は、２つの出力ギア角実測値４２，４６（測定誤差を含む）だけでなく、各ギア２８，３２，３４の間の伝達比などのステアリング角度センサ２４の内部特性にも依存するためである。これらの内部特性は、経年劣化および／または摩耗にも影響され、変化し、ステアリングシャフト角１８を検出する際に測定誤差を引き起こす。
【００４５】
しかしながら、これらの測定誤差は、ステアリング角度センサ２４の内部特性をモニタすることにより発見することができ、必要ならば表示することができる。
【００４６】
図４を参照しながら、ステアリングシャフト角１８を検出するための上記方法を実行すると同時に、経年劣化および／または摩耗に起因する測定誤差を識別するための上記原理を実行する制御デバイス５８について以下説明する。
【００４７】
制御デバイス５８は、２つの出力ギア角実測値４２，４６を受信し、特別の減算器６０を用いて差異５６を検出する。上述の理由により、出力ギア角実測値４２，４６に対して減産処理を行った場合に、出力ギア３２，３４が全角５０を通過すると、ジャンプが生じるので、通常の減算器はここでは利用できない。
【００４８】
制御デバイス５８は、差異５６に基づいて、第１の出力ギア３２の全角超え出力ギア角５２、および第２の出力ギア３４の全角超え出力ギア角５４を並列的に計算する。差異５６と２つの全角超え出力ギア角５２，５４は比例する。比例係数は、２つの出力ギア３２，３４の互いに対する２つの同一の相対的位置の間で各出力ギア３２，３４が回転する全転回数６２，６４である。
【００４９】
まず、第１の全角超え出力ギア角５２および第２の全角超え出力ギア角５４の計算について説明する。第１の全角超え出力ギア角５２を、誤差を含んで不正確に検出するために、制御デバイス５８は、乗算器６６を用いて、全転回数６２に差異５６を掛け合わせる。制御デバイス５８は、第１の出力ギア３２に対する上記した第１の規格化された回転カウント数７０を求めるために、除算器６８を用いて、不正確に検出された第１の全角超え出力ギア角５２を３６０度で割る。整数ユニット７２において、制御デバイス５８は、第１の規格化された回転カウント数７０から小数点以下を切り捨て、第１の出力ギア３２の第１の回転カウント実数７４を計算する。そして制御デバイス５８は、別の乗算器６６を用いて、第１の回転カウント実数７４にたとえば全角の３６０度を掛け、第１の出力ギア３２が最後に全回転した後の第２の角度７６を計算する。そして制御デバイス５８は、加算器７８を用いて、第１の出力ギア３２の第１の出力ギア角実測値４２に、最後に回転した第１の全角７６を加えて、第１の出力ギア３２の第１の出力ギア角実測値４２の正確な値を求める。最後に、制御デバイス５８は、乗算器６６を用いて、第１の出力ギア３２の第１の全角超え出力ギア角５２に、駆動ギア２８と第１の出力ギア３２との伝達比８０を掛け合わせることにより、ステアリングシャフト角１８を検出する。この伝達比８０は、駆動ギア径３０と第１の出力ギア径３６との比に相当する。
【００５０】
次に、第２の全角超え出力ギア角５４の計算について説明する。第２の全角超え出力ギア角５４を、誤差を含んで不正確に検出するために、制御デバイス５８は、乗算器６６を用いて、全転回数６４に差異５６を掛け合わせる。制御デバイス５８は、第２の出力ギア３４に対する上記した第２の規格化された回転カウント数８２を求めるために、除算器６８を用いて、不正確に検出された第２の全角超え出力ギア角５４を３６０度で割る。整数ユニット７２において、制御デバイス５８は、第２の規格化された回転カウント数８２から小数点以下を切り捨て、第２の出力ギア３４の第２の回転カウント実数８４を計算する。そして制御デバイス５８は、別の乗算器６６を用いて、第２の回転カウント実数７４にたとえば全角の３６０度を掛け、第１の出力ギア３２が最後に全回転した後の第１の角度７６を計算する。そして制御デバイス５８は、加算器７８を用いて、第２の出力ギア３２の第２の出力ギア角実測値４６に、最後に全回転した後の第２の角度８６を加えて、第２の出力ギア３４の第２の出力ギア角実測値５４の正確な値を求める。この方法を制御デバイス５８で実行するために、ステアリングシャフト角１８の冗長的な検出は必要ではない。
【００５１】
ここで制御デバイス５８は、ステアリングシャフト角１８に対する基準値として、第１の全角超え出力ギア角５２を処理し、判定デバイス８８を用いて、第２の全角超え出力ギア角５４に基づき、第１の全角超え出力ギア角５２の妥当性チェックを行う。判定デバイス８８の具体的な構成については後述する。
【００５２】
制御デバイス５８内の判定デバイス８８は、まず第２の全角超え出力ギア角５４を基準値としての比較値に変換する。誤差がない場合、第２の全角超え出力ギア角５４は、第１の全角超え出力ギア角５２と同程度の大きさとなるはずである。理解しやすくするために、比較値は、参照符号５２’で示す。
【００５３】
比較値５２’を求めるために、判定デバイス８８は、第２の全角超え出力ギア角５４に、第１の出力ギア３２と第２の出力ギア３４の伝達比９０を掛け合わせる。このように、第２の全角超え出力ギア角５４は、第１の全角超え出力ギア角５２に変換される。２つの出力ギア３２,３４の伝達比が正しい場合、ステアリング角度センサ２４の内部特性、すなわちステアリング角度センサ２４の制御デバイス５８がステアリングシャフト角１８を検出するために用いる全転回数６２，６４も同様に正しい。このような場合、上述した角度ジャンプは起こっていない。
【００５４】
２つの出力ギア３２,３４の伝達比が正しいか否かを判定するために、制御デバイス５８内の判定デバイス８８は、減算器９３を用いて比較差分９２を求めることにより、基準値５２と比較値５２’とを比較するとともに、判定ユニット９４を用いて比較差分９２が所定の閾値９５より小さいか否かを判定する。比較差分９２が閾値９５を超える場合、判定ユニット９４は、警告信号９６を出力することができ、ステアリング角度センサ２４が警報を発するための、例えばメンテナンスのための信号を出力することができる。
【００５５】
択一的または追加的には、比較差分９２は、メモリ９７に記憶されている。記憶された比較差分９２’は、例えばメンテナンスのためにメモリ９７から読み出される。任意的には、過去に記憶された比較差分９２’を、記憶される新たな比較差分９２と比較し、例えば記憶されていた比較差分９２’が記憶される新たな比較差分９２より小さい場合等の特別の条件に合致する場合のみ、更新プロセスを実行するために、インターフェイスを用いることができる。
【００５６】
上記実施形態において、第１の全角超え出力ギア角５２をステアリングシャフト角１８に対する基準値として用い、第２の全角超え出力ギア角５４を、制御デバイス５８内の比較値を決定するための根拠として用いてもよい。これを、一例として図５に示す。ただし択一的には、ステアリングシャフト角１８は、制御デバイス５８内で重複的に検出され、判定デバイス８８の誤差のためにモニタすることもできる。この場合、第２の全角超え出力ギア角５４は、第２の伝達比９０ではなく、第２の出力ギア３４と駆動ギア２８との伝達比を表す第３の伝達比９９が掛け合わされる。このように、重複的なステアリングシャフト角１８’が直接的に検出される。ステアリングシャフト角１８を基準値として用い、ステアリングシャフト角１８’を比較値として用いてもよい。
【００５７】
上記説明したように、２つの測定トランスデューサ４０，４２は、磁気測定トランスデューサとして実現することができる。測定トランスデューサ４０，４２がＡＭＲ（異方性磁気抵抗）技術に基づいて構成される場合、測定トランスデューサ４０，４２からのエンコーダ信号の直交性を利用して、ステアリング角度センサ２４が正確に機能しているか否かを判定するために、ステアリング角度センサ２４をモニタすることができる。例えば（機能安全国際規格の）ＡＳＩＬ−Ｄに基づいて、より高い信頼性を実現するために、このモニタ結果は、判定デバイス８８からの出力信号とともに利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
２…車両、４…ステアリングシステム、６…前輪、８…後輪、１０…シャーシ（車体）、１２…ステアリングホイール、１４…ステアリングシャフト、１６…回転軸、１８…ステアリングシャフト角、２０…ステアリング角、２２…ステアリングギア、２４…ステアリング角度センサ、２６…ドライブユニット、２８…駆動ギア、３０…駆動ギア径、３２…第１の出力ギア、３３…第１の出力ギア角、３４…第２の出力ギア、３５…第２の出力ギア角、３６…第１の出力ギア径、３８…第２の出力ギア径、４０…第１の測定トランスデューサ、４２…第１の出力ギア角実測値、４４…第２の測定トランスデューサ、４６…第２の出力ギア角実測値、５０…全角、５２…第１の全角超え出力ギア角、５４…第２の全角超え出力ギア角、５６…差異、５８…制御デバイス、６４…全転回数、６６…乗算器、６８…除算器、７０…回転カウント数、７２…整数ユニット、７４…第１の回転カウント実数、７８…加算器、８０…伝達比、８８…判定デバイス、９２…比較差分、９７…メモリ
【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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【国際調査報告】
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