JP2004279274A

JP2004279274A - Angle calculation method for steering angle sensor, and steering angle sensor

Info

Publication number: JP2004279274A
Application number: JP2003072503A
Authority: JP
Inventors: Shinjiro Hioki; 慎二郎日置
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-03-17
Publication date: 2004-10-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate an angle smaller than the minimum resolution. <P>SOLUTION: A steering angle displacement dr of the minimum resolution or less is calculated pursuant to dr=tz/ty+1/2×(1/ty-1/tx)×ä1/(ty-tx)}×tz<SP>2</SP>(dr≤ minimum resolution angle), where tz represents a lapse time from leading-up or tailing of a pulse signal just before, ty represents a time of a ridge or valley of the pulse signal just before, tx represents a time of a ridge or valley just before the ridge or valley of the pulse signal corresponding to the ty, and the displacement angle from a rotation-directional slit 21 end corresponding to the leading-up or tailing of the pulse signal just before. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、舵角センサの角度算出方法及び舵角センサの技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の舵角センサは、ステアリングシャフトに固定した円板の円周上に多数のスリットを等間隔で配置し、１／４ピッチずらした２台のフォトカプラを設けて、２台のフォトカプラで検出してパルス波形を生成し、その波形のずれで細かい分解能を得るとともに、操舵方向を検知している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平３−６１８８６号公報（第３−４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のスリットを用いた光学的な舵角センサにあっては、分解能を向上させるにはスリットを細かくする必要があったが、大きな円板にすることは困難であり、また、発光・受光素子を小さくすることも困難であるため、分解能の向上は困難であった。
【０００５】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、最小分解能より小さい角度を算出することができる舵角センサの角度算出方法及び舵角センサを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明では、ステアリングと同期して回転する回転体の円周上にスリットを等ピッチで多数設け、スリットが位置する回転体の円周上に当てた光を検知して角度信号を出力する角度信号出力手段を設け、角度信号出力手段がスリット部分での光の検知とスリット間の光の遮蔽によりパルス信号を角度信号として出力するものであり、パルス信号の山及び谷の時間を算出するとともに直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間を検知する時間演算手段を設け、パルス信号のパルス数をカウントして操舵角を演算する操舵角演算手段を設けた舵角センサにおいて、直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間をｔｚとし、直前のパルス信号の山又は谷の時間をｔｙとし、ｔｙに該当するパルス信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の時間をｔｘとし、直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット端からの変位角度をｄｒとして、ｄｒ＝ｔｚ／ｔｙ＋１／２・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））・ｔｚ^２（ただしｄｒ≦最小分解能角度）から最小分解能以下の操舵角変位分であるｄｒを算出することを特徴とする手段とした。
【０００７】
請求項２記載の発明では、回転体のスリットの総数を１８０個にし、角度信号出力手段が、１／４ピッチずれた２箇所で検知を行ってパルス信号をずらすことで最小分解能を０．５度にし、０．５度以下の操舵角変位分をｄｒとして算出するようにしたことを特徴とする手段とした。
【０００８】
請求項３記載の発明では、舵角センサの角度算出方法を用い、操舵角演算手段が、パルス数のカウントによる操舵角積算値にｄｒを加えるようにして操舵角を演算し出力することを特徴とする手段とした。
【０００９】
【発明の作用と効果】
請求項１記載の発明では、角度信号出力手段から得られる角度信号であるパルス信号から、時間演算手段により、直前のパルス信号の山又は谷の時間：ｔｙ、ｔｙに該当するパルス信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の時間：ｔｘを算出する。さらに、時間演算手段により直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間：ｔｚを算出すると、ｄｒ＝ｔｚ／ｔｙ＋１／２・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））・ｔｚ^２により、最小分解能以下の操舵角変位分であるｄｒを算出できる。よって、スリットの数を増やしたりすることなく、最小分解能以下の操舵角変位分を求めることができ、より精密な制御を可能とする操舵角を出力できる。
【００１０】
請求項２記載の発明では、回転体のスリットの総数を１８０個にすることにより、スリットとスリットの間をパルス信号の谷とすると、１８０個のパルス信号の山と１８０個のパルス信号の谷を作ることができ、これにより、最小分解能１度の検出が行える。さらに、１／４ピッチずれたパルス信号を用いることにより、パルス信号の山及び谷を半分ずらした検知ができるので、最小分解能０．５度の検知ができることとなる。この最小分解能０．５度以下の操舵角変位分をｄｒとして求める。ｄｒは算術で求めるため、０．５度以下というより小さい範囲で使用することによりさらに算術誤差少なく操舵角変位分を求めることができ、より精密な制御を可能とする操舵角を出力できる。
【００１１】
請求項３記載の発明では、操舵角演算手段がｄｒの演算を行う直前のパルス数までのカウントを行って操舵角を積算で求め、さらに、この操舵角積算値にｄｒを加えることで精密な操舵角の出力を行うため、より精密な操舵角の状態を用いた車両の正確な制御に役立てる舵角センサにできる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の舵角センサの角度算出方法及び舵角センサを実現する実施の形態を、請求項１，２，３に係る発明に対応する実施例に基づいて説明する。
【００１３】
（実施例）
【００１４】
まず、構成を説明する。
図１は実施例の角度算出方法を用いた舵角センサの説明図である。図２は実施例の角度算出方法を用いた舵角センサを組み込んだステアリングの斜視図である。図３は実施例の角度算出方法を用いた舵角センサで検出されるパルス信号の説明図である。
図１〜３における主要符号を説明すると、１はステアリングシャフト、２は回転板、２１はスリット、３１は発光部、３２はフォトセンサ（３１と角度信号出力手段を構成する）、４はＣＰＵ（時間演算手段であり操舵角演算手段である）、５はステアリングホイール、６１はギヤハウジング、６２はラックギヤ、６３はタイロッド、６４はナックルアーム、ｔｚは直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間、ｔｙは直前のパルス信号の山又は谷の時間、ｔｘはｔｙに該当するパルス信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の時間、ｄｒは直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット端からの変位角度、ｄｚは直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット端からの変位距離である。
【００１５】
本実施例の舵角センサは図２に示すように、ステアリングホイール５の回転をステアリングシャフト１で下方に伝達し、ギヤハウジング６１及びラックギヤ６２により直線運動に変換して操舵を行う車両に用いられるもので、ステアリングシャフト１と一体的に回転する回転板２を図１に示すように設ける。この回転板２には、図１に示すように、等ピッチ間隔となるようスリット２１を貫通するように円周上に設ける。実施例では、等ピッチ間隔が２度単位となるように設ける。よって、円周上に１８０個のスリット２１が配置されることとなる。
【００１６】
回転板２の位置する円周の上下には、所定の間隔空けてフォトセンサ３２と発光部３１を設ける。このフォトセンサ３２と発光部３１は、図１に示すように２組設けるようにし、かつ、その位置を一方に対して１／４ピッチずれた位置となるようにする。
この舵角センサのフォトセンサ３２からの角度信号及び基準位置信号による演算はＣＰＵ４で行う。
【００１７】
次に、作用を説明する。
［スリットによる操舵角の検知作用］
回転板２の１８０個のスリット２１では、１組の発光部３１とフォトセンサ３２により発光部３１の光がスリット２１部分で回転板２を通過して光学的に検知されることで図３に示すようにパルス信号の角度信号を出力する。このパルス信号は、１８０個のスリット２１がパルスの山を１８０個作り、スリット２１間がパルスの谷を１８０個作るため、合わせて３６０個となり３６０度を１度ずつ検知できる。このパルス信号をカウントしてＣＰＵ４で積算していけば変位角度を算出できる。さらに、２組目の発光部３１とフォトセンサ３２は、１組目と１／４ピッチずらしているので、図３に示すように検知するパルス波形が１組目の検出単位角度の半分ずれることになり、分解能を１／２小さくして０．５度にしている。また、このように検出波形を意図的にずらすことで、例えば、図３のどちらの波形の山を先に検出できるかでどちらの方向にステアリングが回転しているかを検知できる。
【００１８】
［最小分解能以下の操舵角変位の検出作用］
本実施例では、図３に示すように、ｄｒ＝ｔｚ／ｔｙ＋１／２・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））・ｔｚ^２（ただしｄｒ≦０．５度）により、０．５度以下の操舵角変位を求める。
【００１９】
まず、このｄｒの式について述べる。
図３において、ｔｚを直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間、ｔｙを直前のパルス信号の山又は谷の時間、ｖｙを直前のパルス信号の山又は谷の速度、ｔｘをｔｙに該当するパルス信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の時間、ｖｘをｖｙに該当する信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の速度、パルスｄｒを直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット２１端からの変位角度、ｄｚを直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット２１端からの変位距離とした際に、最小分解能以下の地点ｄｚでの加速度をａｚとし、ａｚは直前の加速度と等しいと仮定すると、直前およびその前のスリット２１及びスリット２１間の通過時間及び通過速度により以下のように計算される。
まず加速度ａｚは、ａｚ＝（ｖｙ−ｖｘ）／（ｔｙ−ｔｘ）となる。ここで、ｖｙ，ｖｘはスリット２１の距離と通過時間からｖｙ＝πｒ／（１８０ｔｙ）、ｖｘ＝πｒ／（１８０ｔｘ）となるため、ａｚの式に代入すると、ａｚ＝πｒ／１８０・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））となる。
【００２０】
よって、ｄｚ地点でのスリット２１端からの変位距離は、ｄｚ＝ｖｙ・ｔｚ＋１／２｛πｒ／１８０・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））｝・ｔｚ^２となる。
ここで、ｄｚ地点での角度ｄｒは、１スリット分が１度であることからｄｒ：１＝ｄｚ：πｒ／１８０ということができ、これを変形すると、ｄｒ＝１８０ｄｚ／πｒということができる。このｄｒの式に上述のｄｚを代入すると、ｄｒ＝１８０［πｒ／（１８０ｔｙ）・ｔｚ＋１／２・｛πｒ／１８０・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））｝・ｔｚ^２］／πｒとなり、さらに式を変形してｄｒ＝ｔｚ／ｔｙ＋１／２・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））・ｔｚ^２（ただしｄｒ≦最小分解能角度）を得ることができる。
【００２１】
この式の中で、ｔｚは、次のスリット２１端まで到達するとｔｙとなる変動する値である。
【００２２】
また、このｄｒの式では、ｔｚ、ｔｘ、ｔｙが得られれば算出できることとなる。このようにして求めるｄｒは、パルス数を積算して求める操舵角に加えることにより、０．５度単位の分解能に比べ非常に精密な操舵角を出力する。
【００２３】
次に、効果を説明する。
【００２４】
実施例の角度算出方法を用いた舵角センサにあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００２５】
（１）ステアリングと同期して回転する回転板２の円周上にスリット２１を等ピッチで多数設け、スリット２１が位置する回転板２の円周上に当てた光を検知して角度信号を出力する発光部３１及びフォトセンサ３２を設け、発光部３１及びフォトセンサ３２がスリット２１部分での光の検知とスリット２１間の光の遮蔽によりパルス信号を角度信号として出力するものであり、パルス信号の山及び谷の時間を算出するとともに直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間を検知するＣＰＵ４を設け、かつＣＰＵ４がパルス信号のパルス数をカウントして操舵角を演算するようにした舵角センサにおいて、直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間をｔｚとし、直前のパルス信号の山又は谷の時間をｔｙとし、ｔｙに該当するパルス信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の時間をｔｘとし、直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット２１端からの変位角度をｄｒとして、ｄｒ＝ｔｚ／ｔｙ＋１／２・（１／ｔｙ−１／ｔｘ）・（１／（ｔｙ−ｔｘ））・ｔｚ^２（ただしｄｒ≦最小分解能角度）から最小分解能以下の操舵角変位分であるｄｒを算出するため、ハードへの影響を与えずに最小分解能以下の操舵角変位分を求めることができ、より精密な制御を可能とする操舵角を出力できる。
【００２６】
（２）回転板２のスリット２１の総数を１８０個にし、発光部３１及びフォトセンサ３２が、１／４ピッチずれた２箇所で検知を行ってパルス信号をずらすことで最小分解能を０．５度にし、０．５度以下の操舵角変位分をｄｒとして算出するようにしたため、さらに算術誤差少なく操舵角変位分を求めることができ、より精密な制御を可能とする操舵角を出力できる。
【００２７】
（３）舵角センサの角度算出方法を用い、ＣＰＵ４が、パルス数のカウントによる操舵角積算値にｄｒを加えるようにして操舵角を演算し出力するため、より精密な操舵角の状態を用いた車両の正確な制御に役立てる舵角センサにできる。
【００２８】
以上、本発明の舵角センサの角度算出方法及び舵角センサを実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００２９】
例えば、本実施例では、角度信号出力手段が２組の発光部とフォトセンサを用いるものであったが、１組であっても、多数組であってもよい。
また、本実施例では、ＣＰＵが時間演算手段と操舵角演算手段を兼ねているが、時間演算処理手段としてタイマー回路を設けるようにしてもよく、また操舵角演算手段としてカウンタ回路を設けるようにしてもよい。
【００３０】
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の角度算出方法を用いた舵角センサの説明図である。
【図２】実施例の角度算出方法を用いた舵角センサを組み込んだステアリングの斜視図である。
【図３】実施例の角度算出方法を用いた舵角センサで検出されるパルス信号の説明図である。
【符号の説明】
１ステアリングシャフト
２回転板
２１スリット
３１発光部
３２フォトセンサ
４ＣＰＵ
５ステアリングホイール
６１ギヤハウジング
６２ラックギヤ
６３タイロッド
６４ナックルアーム
ｔｚ直前のパルス信号の立上り又は立下りからの経過時間
ｔｙ直前のパルス信号の山又は谷の時間
ｔｘｔｙに該当するパルス信号の山又は谷のさらに直前の山又は谷の時間
ｄｒ直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット端からの変位角度
ｄｚ直前のパルス信号の立上り又は立下りに対応する回転方向のスリット端からの変位距離[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention belongs to the technical field of a steering angle sensor calculation method and a steering angle sensor.
[0002]
[Prior art]
In a conventional steering angle sensor, a number of slits are arranged at equal intervals on the circumference of a disk fixed to a steering shaft, and two photocouplers shifted by 1/4 pitch are provided. A pulse waveform is generated by detection, and a fine resolution is obtained by a shift of the waveform, and a steering direction is detected (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 3-61886 (Page 3-4, Fig. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional optical rudder angle sensor using a slit, it was necessary to make the slit finer in order to improve the resolution, but it was difficult to make a large disk, Since it is also difficult to reduce the size of the light receiving element, it has been difficult to improve the resolution.
[0005]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an angle calculation method of a steering angle sensor and a steering angle sensor capable of calculating an angle smaller than the minimum resolution. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the invention, a large number of slits are provided at equal pitches on the circumference of the rotating body that rotates in synchronization with the steering, and the slits are applied to the circumference of the rotating body where the slits are located. An angle signal output means for detecting light and outputting an angle signal is provided, and the angle signal output means outputs a pulse signal as an angle signal by detecting light at the slit portion and shielding light between the slits. Steering angle calculation for calculating time of peak and valley of a signal and detecting time elapsed from rising or falling of the immediately preceding pulse signal, and counting the number of pulses of the pulse signal to calculate a steering angle. In the steering angle sensor provided with the means, the elapsed time from the rising or falling of the immediately preceding pulse signal is tz, and the time of the peak or valley of the immediately preceding pulse signal is ty, which corresponds to ty. Assuming that the time of the peak or valley immediately before the peak or valley of the loose signal is tx, and the displacement angle from the slit end in the rotational direction corresponding to the rising or falling of the immediately preceding pulse signal is dr, dr = tz / ty + 1 / It is characterized in that dr, which is a steering angle displacement equal to or less than the minimum resolution, is calculated from 2 · (1 / ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx)) · tz ² (where dr ≦ minimum resolution angle). Means.
[0007]
According to the second aspect of the present invention, the total number of slits of the rotating body is set to 180, and the angle signal output means performs detection at two places shifted by 1/4 pitch to shift the pulse signal, thereby setting the minimum resolution to 0.5. The steering angle displacement of 0.5 degrees or less is calculated as dr.
[0008]
According to the third aspect of the present invention, the steering angle calculating means calculates and outputs the steering angle by adding dr to the integrated steering angle by counting the number of pulses, using the angle calculation method of the steering angle sensor. Means.
[0009]
Function and Effect of the Invention
According to the first aspect of the present invention, from the pulse signal which is the angle signal obtained from the angle signal output means, the time calculating means calculates the peak or valley time of the immediately preceding pulse signal: ty, the peak of the pulse signal corresponding to ty or ty. The time of the peak or valley immediately before the valley: tx is calculated. Further, when the time calculating means calculates the elapsed time: tz from the rise or fall of the immediately preceding pulse signal, dr = tz / ty + ／ · (1 / ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx) )) by tz ^2, can be calculated dr are the following steering angle displacement amount minimum resolution. Therefore, it is possible to obtain a steering angle displacement smaller than the minimum resolution without increasing the number of slits, and to output a steering angle that enables more precise control.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, by setting the total number of the slits of the rotating body to 180, the gap between the slits is a pulse signal valley, the 180 pulse signal peaks and the 180 pulse signal valleys are provided. Which can be detected with a minimum resolution of 1 degree. Further, by using a pulse signal shifted by 1/4 pitch, the peak and valley of the pulse signal can be detected by being shifted by half, so that the detection with the minimum resolution of 0.5 degree can be performed. The steering angle displacement having the minimum resolution of 0.5 degrees or less is obtained as dr. Since dr is obtained by arithmetic, by using it in a smaller range of 0.5 degree or less, the steering angle displacement can be obtained with less arithmetic error, and a steering angle that enables more precise control can be output.
[0011]
According to the third aspect of the present invention, the steering angle calculating means counts up to the pulse number immediately before the dr is calculated, obtains the steering angle by integration, and further adds dr to the integrated steering angle to obtain a precise steering angle. Since the steering angle is output, the steering angle sensor can be used for accurate control of the vehicle using a more precise steering angle state.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment for realizing an angle calculation method for a steering angle sensor and a steering angle sensor according to the present invention will be described based on embodiments corresponding to the inventions according to claims 1, 2, and 3.
[0013]
(Example)
[0014]
First, the configuration will be described.
FIG. 1 is an explanatory diagram of a steering angle sensor using the angle calculation method according to the embodiment. FIG. 2 is a perspective view of a steering wheel incorporating a steering angle sensor using the angle calculation method of the embodiment. FIG. 3 is an explanatory diagram of a pulse signal detected by the steering angle sensor using the angle calculation method according to the embodiment.
1 to 3, reference numeral 1 denotes a steering shaft, 2 denotes a rotating plate, 21 denotes a slit, 31 denotes a light emitting unit, 32 denotes a photo sensor (constituting an angle signal output unit with 31), and 4 denotes a CPU ( 5 is a steering wheel, 61 is a gear housing, 62 is a rack gear, 63 is a tie rod, 64 is a knuckle arm, and tz is the time since the last rising or falling of the pulse signal. Time, ty is the time of the peak or valley of the immediately preceding pulse signal, tx is the time of the peak or valley immediately before the peak or valley of the pulse signal corresponding to ty, and dr corresponds to the rising or falling of the immediately preceding pulse signal. The displacement angle from the slit end in the rotating direction, dz, is the displacement distance from the slit end in the rotating direction corresponding to the rising or falling of the immediately preceding pulse signal.
[0015]
As shown in FIG. 2, the steering angle sensor according to the present embodiment is used in a vehicle that transmits the rotation of a steering wheel 5 downward by a steering shaft 1 and converts the rotation into a linear motion by a gear housing 61 and a rack gear 62 for steering. A rotating plate 2 that rotates integrally with a steering shaft 1 is provided as shown in FIG. As shown in FIG. 1, the rotating plate 2 is provided on the circumference so as to penetrate through the slits 21 so as to have an equal pitch. In the embodiment, the pitch is provided so that the equal pitch interval is in units of 2 degrees. Therefore, 180 slits 21 are arranged on the circumference.
[0016]
A photo sensor 32 and a light emitting unit 31 are provided above and below the circumference where the rotating plate 2 is located at predetermined intervals. The photo sensor 32 and the light emitting section 31 are provided in two sets as shown in FIG. 1, and their positions are shifted from each other by 一方 pitch.
The operation of the steering angle sensor based on the angle signal from the photo sensor 32 and the reference position signal is performed by the CPU 4.
[0017]
Next, the operation will be described.
[Steering angle detection by slit]
In the 180 slits 21 of the rotating plate 2, the light of the light emitting unit 31 passes through the rotating plate 2 at the slit 21 portion and is optically detected by a set of the light emitting unit 31 and the photosensor 32, as shown in FIG. As shown, an angle signal of the pulse signal is output. In this pulse signal, 180 slits 21 form 180 pulse peaks and 180 pulse valleys are formed between the slits 21, so that a total of 360 pulses can be detected, and 360 degrees can be detected by 1 degree. If the pulse signals are counted and accumulated by the CPU 4, the displacement angle can be calculated. Further, since the light emitting unit 31 of the second set and the photo sensor 32 are shifted by 1/4 pitch from the first set, the detected pulse waveform is shifted by half the detection unit angle of the first set as shown in FIG. And the resolution is reduced by half to 0.5 degrees. In addition, by intentionally shifting the detection waveform in this way, it is possible to detect in which direction the steering is rotating, for example, which of the waveforms in FIG. 3 can be detected first.
[0018]
[Detection of steering angular displacement below the minimum resolution]
In this embodiment, as shown in FIG. 3, dr = tz / ty +＋１ · (1 / ty−1 / txt) · (1 / (ty−tx)) · tz ² (where dr ≦ 0.5 degrees) ), A steering angle displacement of 0.5 degrees or less is obtained.
[0019]
First, the equation of dr will be described.
In FIG. 3, tz is the elapsed time from the rise or fall of the immediately preceding pulse signal, ty is the time of the mountain or valley of the immediately preceding pulse signal, vy is the speed of the mountain or valley of the immediately preceding pulse signal, and tx is ty. The time of the peak or valley immediately before the peak or valley of the corresponding pulse signal, the velocity of the peak or valley further immediately before the peak or valley of the signal corresponding to vx, vx, the pulse dr is the rising or rising of the immediately preceding pulse signal. When the displacement angle from the end of the slit 21 in the rotation direction corresponding to the descent and the dz is the displacement distance from the end of the slit 21 in the rotation direction corresponding to the rising or falling edge of the immediately preceding pulse signal, a point dz equal to or less than the minimum resolution is obtained. Is assumed to be az, and assuming that az is equal to the immediately preceding acceleration, the following calculation is made based on the passing time and the passing speed between the slits 21 and the slits 21 immediately before and before.
First, the acceleration az is as follows: az = (vy−vx) / (ty−tx). Here, since vy and vx are vy = πr / (180ty) and vx = πr / (180tx) from the distance of the slit 21 and the transit time, when substituting into the equation of az, az = πr / 180 · (1 / (ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx)).
[0020]
Therefore, the displacement distance from the end of the slit 21 at the dz point is dz = vy · tz + ／ {πr / 180 · (1 / ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx))} · tz ² It becomes.
Here, the angle dr at the dz point can be expressed as dr: 1 = dz: πr / 180 since one slit corresponds to 1 degree, and when this is modified, it can be expressed as dr = 180 dz / πr. By substituting the above-mentioned dz into the dr equation, dr = 180 [πr / (180ty) · tz + 1/2 · ｛πr / 180 · (1 / ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx)) ｝ · Tz ² ] / πr, and the equation is further transformed to dr = tz / ty + ／ · (1 / ty−1 / txt) · (1 / (ty−txt)) · tz ² (where dr ≦ minimum) Resolution angle).
[0021]
In this expression, tz is a fluctuating value that becomes ty when reaching the next slit 21 end.
[0022]
In addition, in the dr equation, if tz, tx, and ty are obtained, they can be calculated. The dr obtained in this manner is added to the steering angle obtained by integrating the number of pulses to output a steering angle which is extremely precise compared to the resolution of 0.5 degrees.
[0023]
Next, effects will be described.
[0024]
In the steering angle sensor using the angle calculation method of the embodiment, the following effects can be obtained.
[0025]
(1) A large number of slits 21 are provided at equal pitches on the circumference of the rotating plate 2 which rotates in synchronization with the steering, and the light applied to the circumference of the rotating plate 2 where the slit 21 is located is detected to generate an angle signal. A light emitting unit 31 and a photo sensor 32 are provided for outputting, and the light emitting unit 31 and the photo sensor 32 output a pulse signal as an angle signal by detecting light at the slit 21 and blocking light between the slits 21. A CPU 4 for calculating the time of the peak and the valley of the signal and detecting the elapsed time from the rising or falling of the immediately preceding pulse signal is provided, and the CPU 4 counts the number of pulses of the pulse signal and calculates the steering angle. In the steering angle sensor, the elapsed time from the rise or fall of the immediately preceding pulse signal is tz, the time of the peak or valley of the immediately preceding pulse signal is ty, and the time corresponds to ty. The time of the peak or valley immediately before the peak or valley of the pulse signal is represented by tx, and the displacement angle from the end of the slit 21 in the rotation direction corresponding to the rising or falling of the immediately preceding pulse signal is represented by dr, dr = tz / To calculate dr, which is the steering angle displacement less than or equal to the minimum resolution, from ty + ／ · (1 / ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx)) · tz ² (where dr ≦ minimum resolution angle) It is possible to obtain a steering angle displacement smaller than the minimum resolution without affecting hardware, and to output a steering angle that enables more precise control.
[0026]
(2) The total number of the slits 21 of the rotating plate 2 is set to 180, and the light emitting unit 31 and the photo sensor 32 perform detection at two positions shifted by 1/4 pitch to shift the pulse signal, thereby setting the minimum resolution to 0.5. Since the steering angle displacement of 0.5 degrees or less is calculated as dr, the steering angle displacement can be obtained with a smaller arithmetic error, and a steering angle enabling more precise control can be output.
[0027]
(3) Since the CPU 4 calculates and outputs the steering angle by adding dr to the integrated steering angle by counting the number of pulses, using the angle calculation method of the steering angle sensor, a more precise steering angle state is used. It can be used as a steering angle sensor to help accurate control of the vehicle.
[0028]
As described above, the angle calculation method and the steering angle sensor of the steering angle sensor according to the present invention have been described based on the embodiments. However, the specific configuration is not limited to these embodiments. Changes and additions to the design are permitted without departing from the spirit of the claimed invention.
[0029]
For example, in this embodiment, the angle signal output means uses two sets of light emitting units and photosensors. However, one set or many sets may be used.
Further, in this embodiment, the CPU serves as both the time calculating means and the steering angle calculating means. However, a timer circuit may be provided as the time calculating means, or a counter circuit may be provided as the steering angle calculating means. You may.
[0030]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a steering angle sensor using an angle calculation method according to an embodiment.
FIG. 2 is a perspective view of a steering wheel incorporating a steering angle sensor using the angle calculation method of the embodiment.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a pulse signal detected by a steering angle sensor using the angle calculation method according to the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering shaft 2 Rotating plate 21 Slit 31 Light emitting part 32 Photo sensor 4 CPU
5 Steering wheel 61 Gear housing 62 Rack gear 63 Tie rod 64 Knuckle arm tz Elapsed time ty from the rise or fall of the pulse signal immediately before The peak or valley of the pulse signal corresponding to the time tx ty of the pulse signal or valley immediately before Further, the displacement angle dz from the slit end in the rotation direction corresponding to the rising or falling of the pulse signal immediately before the time dr of the immediately preceding peak or valley dz from the slit end in the rotating direction corresponding to the rising or falling of the immediately preceding pulse signal Displacement distance

Claims

A number of slits are provided at equal pitches on the circumference of the rotating body that rotates in synchronization with the steering, and angle signal output means for detecting light applied on the circumference of the rotating body where the slit is located and outputting an angle signal is provided. The angle signal output means outputs a pulse signal as the angle signal by detecting light at the slit portion and blocking light between the slits, and calculates the time of peaks and valleys of the pulse signal and immediately before A steering angle sensor provided with time calculating means for detecting the elapsed time from the rise or fall of the pulse signal, and provided with steering angle calculating means for calculating the steering angle by counting the number of pulses of the pulse signal,
The elapsed time from the rise or fall of the immediately preceding pulse signal is tz,
The time of the peak or valley of the immediately preceding pulse signal is defined as ty,
tx is the time of the peak or valley just before the peak or valley of the pulse signal corresponding to ty,
As the displacement angle from the slit end in the rotation direction corresponding to the rising or falling of the immediately preceding pulse signal as dr,
dr = tz / ty + ／ · (1 / ty−1 / tx) · (1 / (ty−tx)) · tz ² (where dr ≦ minimum resolution angle)
Calculating a steering angle displacement dr equal to or smaller than the minimum resolution from the steering angle.

The method according to claim 1, wherein the total number of slits of the rotating body is 180,
The angle signal output means performs detection at two places shifted by 1/4 pitch and shifts the pulse signal to set the minimum resolution to 0.5 degrees and calculate the steering angle displacement of 0.5 degrees or less as dr. An angle calculation method for a steering angle sensor, characterized in that:

The steering angle calculating means calculates and outputs the steering angle by adding dr to the integrated steering angle by counting the number of pulses, using the method for calculating the angle of the steering angle sensor according to claim 1 or 2. A steering angle sensor characterized in that: