JP2000504409A - 絶対値の測定のためにインクリメンタルトラックを評価する操舵角センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、操舵角センサに関する。この場合、角度値はコードディスク（１）の位置によって検出される。このコードディスクはインクリメンタルトラックとコードトラックを備えている。８ステップのコード語によって定められる精度を、６ステップのコード語によってコードトラック（３）上に表すことができるようにするために、６ステップのコード語は２ビットによって補足される。この２ビットは、２つの検出器（４，５）によって走査されるインクリメンタルトラック（２）の瞬時状態から生じる。

Description

【発明の詳細な説明】 絶対値の測定のためにインクリメンタルトラックを評価する操舵角センサ 走行安定性コントロールのために、他のパラメータのほかに、車両の瞬時の操 舵角度を知ることが必要である。この操舵角度はステアリングホイールの回転位 置に依存するので、車両のステアリングホイールの回転位置によって操舵角度を 測定することが一般的になってきている。そのために、ステアリングホイールは 変調器に連結されている。この変調器はステリングホイールの回転位置に依存し て連続信号を変調する。これは一定の磁場または一定の光束（光ビーム）を変調 することによって行うことができる。本発明の場合には、コードディスクの歯に よって光束を変調することから出発する。その際、歯は２つの円弧のトラックに 配置されている。インクリメンタルトラックとしての第１のトラックは円周上に 均一に分配配置された或る数の歯を備えている。この歯は９０゜（１つの歯周期 ＝３６０゜）だけずらした２個のセンサによって走査される。いわゆる絶対トラ ックは円周上に分配配置されたチェーンコードを備えている。このチェーンコー ドはディスク位置の絶対値を示す。これについての詳細は、ドイツ連邦共和国特 許出願第１９５３２９０３．１号明細書に関連して既に説明したので、詳細に説 明しない。上記の両トラックの選択のための背景は、ステアリングホイールの両 回転方向と、ステアリングホーイルの位置での瞬時のステップ状の角度変化を、 ２個のセンサを介してインクリメンタルトラックによって測定できることにある 。他方では、これらのデータから、測定の開始時、例えば車両のスタート時に、 ステアリングホイールの初期角度位置を測定することができない。なぜなら、こ の場合、操舵角測定のために必要な給電装置のスイッチが閉じ、少なくともステ アリングホイールの小さな回転角度変化が行われたときにのみ、相対変化を測定 できるからである。 上記のドイツ連邦共和国特許出願では、絶対値が１．５゜の分解能を有するこ とが提案された。これはインクリメンタルトラック上の６０個の歯数に対応する 。絶対値コードのステップ数について２４０のステップが定められるので、全部 で３個のセンサの場合、１２゜の初期化角度が生じる。 少なくとも２４０個の異なる値を絶対トラック上で定めることができるように するためには、最大で２５６個のステップの定義を可能にする８ビットのコード か必要である。このような多数のステップは、比較的に小さなコードディスクの 場合には、比較的に高い公差の選択によってのみ製作可能であり、従ってコスト がかかる。 そこで、本発明は、請求項１の上位概念に記載した種類の操舵角センサから出 発する。本発明の課題は、１つのコードのステップ数のために必要な、絶対トラ ックのビットの数を減らすことである。 この課題は請求項１の特徴部分に記載した特徴の組み合わせによって解決され る。本発明は原理的には、操舵角度の実際の絶対値を測定するために、コードト ラックだけでなく、このトラックを走査する両センサに対するインクリメンタル トラックの瞬時の位置が利用されることにある。これにより、必要な８ビットの 少なくとも１ビットを、インクリメンタルトラックから推察することができる。 有利な実施形では更に、第２のビットがインクリメンタルトラックの状態から推 察可能であるので、絶対トラックで２ビット節約することができ、そこで評価は ６ビットで充分である。従って、絶対トラックでは２４０個の値の代わりに６０ 個の値をコードディングすることで充分である。 上述のように、請求項１の特徴を用いることにより、絶対トラックのコーディ ングの少なくとも１ビットを節約することができる。それによって、同じ分解能 の場合に、専ら絶対トラックによって定めることができる値の数が半分になる。 ステアリングホイールの回転方向を検出するために、本発明の実施形に従って 、請求項２記載の特徴の組み合わせを使用することが推奨される。請求項３に従 って、実際の絶対操舵角度、すなわちインクリメンタルトラックと絶対トラック によって決定することができる絶対値を、８ビットによって定めることか有利で あることが判った。それによって、１．５゜の分解能に相当する異なる２４０個 の値を困難なく表すことができる。このような分解能は今日普及している走行安 定性コントロール装置のために充分である。本発明は大きな分解能が所望される ときにも合目的である。 特徴２，３を用いると、請求項４記載の特徴の組み合わせに相応して、絶対ト ラックに関して絶対値の定義を６ビットに制限し、必要な２つの付加的なビット をインクリメンタルセンサの２つの出力信号から推察することができる。絶対値 トラック上の６桁のコードがチェーンコードであるので、約７０ステップを有す る絶対トラックで充分である。これはコードディスクの製作を非常に容易にする 。 絶対トラック上でのコード値の選択は、チェーンコードの使用によって強く制 約される。なぜなら、連続して読みとられる６個のビットがトラック上で繰り返 されないからである。本発明の他の実施形では、急激に変化するこのコード値に 、段階的に変化する絶対角度値を割り当てるために、請求項６記載の特徴の組み 合わせが推奨される。 次に、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 図１はコードディスク上でのトラックの分配を示す概略図、 図２〜４は個々の検出器の出力信号を示す図、そして 図５〜７は個々のトラックの内容から、８ビットコード語の構成を示す図であ る。 図１は、絶対値コードを示すための内側のインクリメンタルトラック２と外側 のコードトラック３を有するコードディスク１を示している。トラックは個々の 歯を備えている。この歯はインクリメンタルトラック２の場合には円周にわたっ て均一に分配され、コードトラック３では、６ステップコードのそれぞれの１ビ ットのために１個の歯の存在または非存在がある。従って、コードトラック２で の歯または歯間隙の列は常に、６ステップからなるコード語を示す。この場合、 少なくとも６０個のコード語が生じる。このコード語の始端はその都度１つの歯 の幅だけずらして始まる。この場合、個々のコード語は１つの歯だけずれて互い に重なる。このようなコードはチェーンコードと呼ばれる。このようなチェーン コードの場合には、個々のコード語が異なる内容を有し、この場合それにもかか わらず、新しい６桁のコード語の５つのステップは隣接するコード語から借用す る。このようなチェーンコードを検出するための手段は、本発明の対象ではない ので、ここでは説明しない。 図１には、検出器４〜６が示してある。この場合、個々の検出器はそれぞれ受 光器を備えている。この受光器はそのそばを回転する歯によって変調された光束 を電気信号に変換する。コードトラック３は１個の個別的な検出器６を備えてい る。インクリメンタルトラック２は互いに９０度ずらした２個の検出器を備えて いる。この場合、９０゜は所属の歯周波数に関する。 図２，３は、パルス整形器によって方形にカットされた検出器４，５の出力信 号を示している。この出力信号はチャンネル１，２と呼ばれる。図４は方形信号 に変形された検出器６の出力信号を示している。図２〜４に示した出力信号は時 間的に正しく重なっている。図から判るように、チャンネル１，２のエッジ（側 面）変化の時点はそれぞれ、図４のコードトラックの走査時点である。すなわち 、インクリメンタルトラックの１周期の間、コードトラックはチャンネル１，２ のそれぞれ２回のエッジ変化によって、４回走査される。 図５〜７には、本発明の原理が示してある。インクリメンタルトラック２の立 上りエッジによって、情報トラック上で所属のコード語の読取りが開始されると 仮定する。この時点（ビットＮｏ．１）で、値０が情報トラック上で読みとられ る。そしてインクリメンタルトラック２の次の立上りエッジの際に、情報トラッ クはビットＮｏ．２として再び値０を示す。情報トラックの次の走査時点は、イ ンクリメンタルトラック２の立下がりエッジと一致する。この場合、値“１”が ビットＮｏ．３として生じる。次の３つのエッジ変化の際に、内側トラック上で 値００１がビットＮｏ．４，５，６として読みとられる。従って、６ステップの ビット語が得られる。しかし、所望の２４０個の異なる角度値を定めることかで きるようにするには、８ビットを有するコード語が必要である。本発明では、両 インクリメンタルトラックにおけるエッジ変化の方向が、コード語に所属する情 報として付け加えられるので、全体で８ビットのコード語が生じる。そのために 例えば、インクリメンタルトラックの最初の両エッジ変化（これは両方とも立上 りである）が、値“１”，“１”として、図７のコードトラックの６ステップの コードに付け加えられる。最初の両エッジ変化の列は例えば表のページを示すと 考えられる。このページでは、６ステップのコード語に属する角度値が表から読 みとられる。インクリメンタルトラック１，２の所属の両エッジ変化が値１１ま たは１０または００あるいは０１を有するかどうかに応じて、同じコードについ て異なる角度値が評価表内で生じる。その際、インクリメンタルトラック上の先 行する両エッジ変化または例えば読みとられたコード語の後で生じる両エッジ変 化のような後続の所定のエッジ変化が、表のページを表示するために使用される かどうかは、定義に委ねられる。 しかし、情報トラック上の所属のコード語が６ビットコード語であるにもかか わらず、結果的に、本発明により、８ビットの精度で絶対値が表示される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コードディスク（１）が絶対値のためのトラック（３，絶対トラック）のほ かに、瞬時のステッブ状の角度変化を表示するための少なくとも１個の付加的な トラック（２，インクリメンタルトラック）を備えている、コードディスクを用 いて車両操舵角度の絶対値を測定するための操舵角センサにおいて、実際の操舵 角度を測定するために、インクリメンタルトラック（２）の瞬時の状態と、これ に関連して測定される絶対トラック（３）の値が使用されることを特徴とする操 舵角センサ。 ２．インクリメンタルトラック（２）がインクリメンタルステップの９０゜だけ ずらした２個のセンサ（４，５）によって走査されることを特徴とする請求項１ 記載の操舵角センサ。 ３．実際の絶対値を８ビットコードで一義的に決定することができるように、実 際の絶対値の精度が定められていることを特徴とする請求項１または２記載の操 舵角センサ。 ４．８ビットコードの２つのビットか２個のインクリメンタルセンサ（４，５） の瞬時の２つの出力値によって決定され、６つのビットが絶対トラック（３）上 の適切なチェーンコードによって決定されることを特徴とする請求項３記載の操 舵角センサ。 ５．実際の絶対値が２４０個の異なる値を取り得るので、絶対値の分解能が１． ５゜であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の操舵角センサ 。 ６．操舵角センサの評価装置に表が設けられ、この表内で、所定のコード語に所 属の角度値が割り当てられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つ に記載の操舵角センサ。