JP2004309222A - 回転角度検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】回転体の回転角度検出の信頼性を向上できる回転角度検出装置を提供する。
【解決手段】第１アナログ信号Ａｎ１、第２アナログ信号Ａｎ２、第３アナログ信号、第４アナログ信号をそれぞれ順に１／４周期ずつ位相がずれるように構成する。上記各アナログ信号はノイズが含まれるとその電圧値が変化する。マイコンは、第１アナログ信号Ａｎ１及び第２アナログ信号Ａｎ２に基づいて求められる第１正接角θｆ１と、第３アナログ信号及び第４アナログ信号に基づいて求められる第２正接角とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に正常であると判断し、一致していない際には上記アナログ信号にノイズが含まれたと判断する。
【選択図】 図５
【解決手段】第１アナログ信号Ａｎ１、第２アナログ信号Ａｎ２、第３アナログ信号、第４アナログ信号をそれぞれ順に１／４周期ずつ位相がずれるように構成する。上記各アナログ信号はノイズが含まれるとその電圧値が変化する。マイコンは、第１アナログ信号Ａｎ１及び第２アナログ信号Ａｎ２に基づいて求められる第１正接角θｆ１と、第３アナログ信号及び第４アナログ信号に基づいて求められる第２正接角とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に正常であると判断し、一致していない際には上記アナログ信号にノイズが含まれたと判断する。
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両においてステアリングホイールの操舵角を検出する回転角度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車において、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）システム（Ｒ）、ＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｇｒａｍ）システム（Ｒ）といった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を搭載する場合には、そのシステム制御のためにステアリングの操舵角を検出する必要がある。このため、従来、こうした車両においては、操舵角を検出するための回転角度検出装置をステアリングコラム内に組み込むことが行われている。一般に、回転角度検出装置としては、回転体の回転角を絶対値で検出する絶対角検出方式の回転角度検出装置と、回転体の回転角を相対値で検出する相対角検出方式の回転角度検出装置とが知られている。
【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に示すような構成が知られている。この絶対角検出方式の回転角度検出装置では、回転体の駆動歯車に噛合した検出歯車の回転に伴う移動体の移動を、磁石と磁気検出素子によって、漸次増加または減少する検出信号として検出して、回転体の回転角度を検出するようにしている。
【０００４】
また、相対角検出方式の回転角度検出装置としては、例えば図８に示すような構成が知られている。即ち、図８に示す相対角検出方式の回転角度検出装置１０１は、ギア部１０２ａを有する回転板１０２と、前記ギア部１０２ａに噛合するギア体１０３と、このギア体１０３の中心部に固定された永久磁石１０４と、前記永久磁石１０４に対して対向配置された磁気抵抗素子１０５とを備えている。前記回転板１０２はステアリングシャフト１０６に一体的に固定されている。前記磁気抵抗素子１０５は図示しない固定部材に対して固定されている。従って、ステアリングシャフト１０６が回転すると、ステアリングシャフト１０６の回転に応じて回転板１０２、及び永久磁石１０４が固定されたギア体１０３も回転する。前記磁気抵抗素子１０５はステアリングシャフト１０６が回転してもその位置が変化しない。このため、ステアリングシャフト１０６が回転することにより永久磁石１０４と磁気抵抗素子１０５との相対位置が変化する。
【０００５】
図９に示すように、前記磁気抵抗素子１０５は、ステアリングシャフト１０６が６０°回転する毎に１周期となるように連続して変化する第１及び第２アナログ信号１０７，１０８を出力する。前記第１アナログ信号１０７と前記第２アナログ信号１０８が互いに１／４周期の位相差を生じるように磁気抵抗素子１０５は設けられている。そして回転角度検出装置１０１に備えられた図示しないマイコンは、第１及び第２アナログ信号１０７，１０８の周期と、第１及び第２アナログ信号１０７，１０８の電圧値とに基づいてステアリングシャフト１０６の回転角度を算出するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２０６９１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的にアナログ信号はノイズにより電圧値が変化しやすいという特性を持っている。そのため、前記第１及び第２アナログ信号１０７，１０８にノイズが含まれると、前記第１及び第２アナログ信号１０７，１０８の電圧値が変化する。すると、ステアリングシャフト１０６が回転していないにもかかわらず、同ステアリングシャフト１０６が回転したと誤認識し、前記マイコンは正確な回転角度検出ができないおそれがあった。また、ステアリングシャフト１０６を回転している際に第１及び第２アナログ信号１０７，１０８にノイズが含まれると、前記マイコンは正確な回転角度検出ができないおそれがあった。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は回転体の回転角度検出の信頼性を向上できる回転角度検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転体が所定角度回転する毎に１周期となるように連続して変化する第１角度検出用アナログ信号及び第２角度検出用アナログ信号をそれぞれ出力する第１角度検出手段と、前記回転体が前記所定角度回転する毎に１周期となるように連続して変化する第３角度検出用アナログ信号及び第４角度検出用アナログ信号をそれぞれ出力する第２角度検出手段と、各角度検出用アナログ信号の周期及び各角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて前記回転体の回転角度を算出する角度算出手段と、各角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて各角度検出用アナログ信号のうち少なくとも一つにノイズが含まれているか否かを判断するノイズ判断手段とを備え、各角度検出用アナログ信号をそれぞれ互いに位相が異なるように設け、前記第１角度検出用アナログ信号と前記第２角度検出用アナログ信号とを互いに１／４周期の位相差を生じるように設け、前記第３角度検出用アナログ信号と前記第４角度検出用アナログ信号とを互いに１／４の位相差を生じるように設けたことを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記第１角度検出用アナログ信号と前記第３角度検出用アナログ信号とを互いに１／２周期の位相差を生じるように設けたことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記ノイズ判断手段は、前記第１角度検出用アナログ信号の出力値及び前記第２角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて求めた第１正接角と、前記第３角度検出用アナログ信号及び前記第４角度検出用アナログ信号に基づいて求めた第２正接角とを比較し、その比較結果が予め設定された対応関係と一致するか否かに基づいて各角度検出用アナログ信号にノイズが含まれているか否かを判断することを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の回転角度検出装置において、前記ノイズ判断手段は、前記第１角度検出用アナログ信号の出力値と前記第３角度検出用アナログ信号の出力値との和が０か否かにより前記第１角度検出用アナログ信号及び前記第３角度検出用アナログ信号の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する、或いは前記第２角度検出用アナログ信号の出力値と前記第４角度検出用アナログ信号の出力値との和が０か否かにより前記第２角度検出用アナログ信号及び前記第４角度検出用アナログ信号の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断することを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転角度検出装置を車両におけるステアリングの操舵角を検出する操舵角検出装置として具体化した実施形態を図１〜図７に基づき詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、回転角度検出装置としての操舵角検出装置１は、図示しない車両のステアリングコラム内に配設され、回転体としてのステアリングシャフトＳに装着されている。操舵角検出装置１は、ステアリングシャフトＳの周囲の構造体に固定されたハウジング２を備え、このハウジング２には回転板３が回転可能に支持されている。この回転板３はステアリングシャフトＳに外嵌した状態で固定され、ステアリングシャフトＳと共に回動する。つまり、回転板３は、ステアリングシャフトＳが回転されると、同ステアリングシャフトＳと等しく回転する。また、回転板３の外周面にはギア部３ａが形成されている。そして、回転板３の近辺には、ギア部３ａと歯合する２つのギア体４，２１がそれぞれ配設されている。このため、ステアリングシャフトＳが回転されると、回転板３の回転に伴って両ギア体４，２１も回転する。なお、回転板３が１回転すると両ギア体４，２１が６回転するように、回転板３と両ギア体４，２１との間の歯車比がそれぞれ設定されている。
【００１５】
図１及び図２に示すように、ギア体４，２１の中心部には、永久磁石５，２２がそれぞれ固定されている。両永久磁石５，２２は、それぞれギア体４，２１において所定の径方向に磁束を発生させるように設けられている。このため、ギア体４，２１が１回転（即ち、３６０°回転）すると、永久磁石５，２２が発生する磁束の方向も３６０゜回転する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、ハウジング２内において永久磁石５と対向する箇所には、第１角度検出手段としての磁気抵抗素子１１が配設されている。この磁気抵抗素子１１は永久磁石５が発生する磁束を検出してギア体４の回転角に応じて連続的に変化する角度検出用のアナログ信号を出力する。詳しくは、回転板３が６０゜回転する毎にギア体４が１回転（３６０゜回転）する。このため、図４に示すように、磁気抵抗素子１１は、回転板３が６０゜回転する毎に１周期となる正弦波からなる第１アナログ信号Ａｎ１と、その第１アナログ信号Ａｎ１に対して１／４周期だけ位相がずれた正弦波からなる第２アナログ信号Ａｎ２とを出力する。前記第１アナログ信号Ａｎ１は第１角度検出用アナログ信号に相当し、前記第２アナログ信号Ａｎ２は第２角度検出用アナログ信号に相当する。
【００１７】
また同様に、図１に示すように、永久磁石２２と対向する箇所には、第２角度検出手段としての磁気抵抗素子２３が配設されている。この磁気抵抗素子２３は、前記磁気抵抗素子１１と同等の素子によって構成され、永久磁石２２が発生する磁束を検出してギア体２１の回転角に応じて連続的に変化する角度検出用のアナログ信号を出力する。詳しくは、図４に示すように、磁気抵抗素子２３は、回転板３が６０゜回転する毎に１周期となる正弦波からなる第３アナログ信号Ａｎ３と、その第３アナログ信号Ａｎ３に対して１／４周期だけ位相がずれた正弦波からなる第４アナログ信号Ａｎ４とを出力する。前記第３アナログ信号Ａｎ３は第３角度検出用アナログ信号に相当し、前記第４アナログ信号Ａｎ４は第４角度検出用アナログ信号に相当する。
【００１８】
第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３が互いに１／２周期だけ位相がずれるように磁気抵抗素子１１は設定されている。第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４が互いに１／２周期だけ位相がずれるように磁気抵抗素子２３は設定されている。すなわち、第１アナログ信号Ａｎ１、第２アナログ信号Ａｎ２、第３アナログ信号Ａｎ３、第４アナログ信号Ａｎ４は、それぞれ互いに位相が異なるように設定されている。詳しくは、図４に示すように、第１アナログ信号Ａｎ１はｃｏｓθの出力波形とされ、第２アナログ信号Ａｎ２はｓｉｎθの出力波形とされ、第３アナログ信号Ａｎ３はｃｏｓ（θ＋１８０°）の出力波形とされ、第４アナログ信号Ａｎ４はｓｉｎ（θ＋１８０°）の出力波形とされている。なお、θはギア体４，２１の回転角度を示している。
【００１９】
次に、こうした操舵角検出装置１の電気的構成について説明する。
図３に示すように、操舵角検出装置１は、前記磁気抵抗素子１１，２３、角度算出手段及びノイズ判断手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）１２、電源回路１３及びインターフェイス部１４を備えている。
【００２０】
マイコン１２は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を備えたＣＰＵユニットであり、図２に示すプリント配線板６に配設されている。このマイコン１２の第１及び第２入力端子ＩＮ１，ＩＮ２には、前記磁気抵抗素子１１からの第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２がそれぞれ入力されるようになっている。また、マイコン１２の第３及び第４入力端子ＩＮ３，ＩＮ４には、前記磁気抵抗素子２３からの第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２１】
また、マイコン１２の電源入力端子Ｖｉｎには電源回路１３が電気的に接続され、マイコン１２はこの電源回路１３から電力供給されている。電源回路１３は、バッテリ電圧を降圧してマイコン１２の駆動電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータによって構成され、２つの入力端子を備えている。そして、一方の入力端子には図示しないイグニッションＯＮリレーを介してバッテリ電圧が入力され、他方の入力端子にはイグニッションＯＮリレーを介さずにバッテリ電圧が入力されている。また、電源回路１３には、トランジスタＴｒ１を介して磁気抵抗素子１１，２３がそれぞれ電気的に接続されている。詳しくは、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子が電源回路１３に電気的に接続され、エミッタ端子が磁気抵抗素子１１，２３にそれぞれ電気的に接続されている。そして、トランジスタＴｒ１のベース端子はマイコン１２の出力端子ＯＵＴに電気的に接続されている。
【００２２】
マイコン１２からトランジスタＴｒ１に対してベース電流が通電された際にトランジスタＴｒ１が作動し、電源回路１３から磁気抵抗素子１１，２３に対して電力が供給される。即ち、磁気抵抗素子１１は、マイコン１２によって給電が制御され、給電されているときに前記第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２を出力する。また、磁気抵抗素子２３は、マイコン１２によって給電が制御され、給電されているときに前記第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４を出力する。
【００２３】
マイコン１２は、磁気抵抗素子１１から第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２が入力されると、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の出力値としての第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に基づいて前記回転板３の回転角度を算出する。
【００２４】
詳しくは、図４に模式的に示すように、マイコン１２は、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２が入力されると、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２をディジタル信号（以下、第１ディジタル信号という）に変換する。該第１ディジタル信号は、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に基づき、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の１周期の変化に対して６０分割したそれぞれ異なる値に変換されるようになっている。具体的には、同図にポイントＰ０で示すように、回転板３が基準位置（車輪が進行方向正面を向く位置＝「０゜」）にある場合における第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に対しては、「０」となる値の第１ディジタル信号に変換される。そして、ポイントＰ１で示すように、回転板３が時計回り方向に３０゜回転された時点での第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に対しては、「３０」となる値の第１ディジタル信号に変換される。つまり、回転板３が０゜から５９゜まで回転される間においては、同回転板３が時計回り方向に１゜回転される毎に第１ディジタル信号値は「１」ずつ加算され、反時計回り方向に１゜回転される毎に第１ディジタル信号値は「１」ずつ減算されるようになっている。なお、ポイントＰ２で示すように、回転板３が６０゜回転した際には、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値が前記基準位置での電圧値と等しくなるため、第１ディジタル信号値は再び「０」となる。
【００２５】
そして、こうした第１ディジタル信号値に基づき、マイコン１２は回転板３の回転角度を算出する。例えば、図４に示す領域Ａ（第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の変移が基準位置に対して１周期）において第１ディジタル信号値が「３０」の場合（ポイントＰ１）、マイコン１２は、回転板３の回転角度を「３０゜」（時計回り方向）と算出する。また、領域Ｂ（第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の変移が基準位置に対して２周期）において第１ディジタル信号値が「３０」の場合（ポイントＰ３）、マイコン１２は、回転板３の回転角度を「９０゜」（時計回り方向）と算出する。つまり、マイコン１２は、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の変移が基準位置に対して何周期目にあるかに基づいて基準位置からの回転領域（ここでは領域Ａ〜Ｆ）を算出し、その回転領域内における第１ディジタル信号値に基づいて回転板３の回転角度を絶対値で求めるようになっている。換言すれば、マイコン１２は、基準位置からの第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の周期を計数し、その計数値に基づいて回転板３の回転領域を相対的に算出する。そして、その算出した領域と、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２からの電圧値とに基づいて、マイコン１２は回転板３の回転角度を算出するようになっている。
【００２６】
また、マイコン１２は、磁気抵抗素子２３から第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４が入力されると、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４の出力値としての電圧値に基づいて前記回転板３の回転角度を算出する。
【００２７】
詳しくは、図４に模式的に示すように、マイコン１２は、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４が入力されると、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４をディジタル信号（以下、第２ディジタル信号という）に変換する。該第２ディジタル信号は、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４の電圧値に基づき、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４の１周期の変化に対して６０分割したそれぞれ異なる値に変換されるようになっている。
【００２８】
ところで、第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３とでは互いに１／２周期の位相ずれがあり、第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４とでは互いに１／２周期の位相ずれがある。しかしながら、回転板３が所定角度回転した際において、第２ディジタル信号値が第１ディジタル信号値と同じになるように、マイコン１２は第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４を第２ディジタル信号に変換するように設定されている。
【００２９】
マイコン１２は、第１ディジタル信号と第２ディジタル信号とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に第１及び第２ディジタル信号値同士の対応関係が正常であると判断する。具体的には、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３が共に正常に動作している場合、図４にポイントＰ１で示すように、回転板３が基準位置から時計回り方向に３０゜回転された時点での第１及び第２ディジタル信号値は、共に「３０」となる。よって、マイコン１２は、第１及び第２ディジタル信号値が一致することを条件としてこのディジタル信号値「３０」に基づいて、回転板３の回転角度を算出する。なお、本明細書では、「一致」とは「近似」をも含むものと定義する。つまり、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３の公差などに起因する第１及び第２ディジタル信号値の微少誤差を許容するようになっている。そして、こうした微少誤差が生じた場合、マイコン１２は、第１ディジタル信号値に基づいて角度算出を行う。なお、マイコン１２は、算出した回転角度をインターフェイス部１４を介して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。
【００３０】
一方、第１及び第２ディジタル信号値同士の対応関係が異常の場合、すなわち第１及び第２ディジタル信号値同士が一致していない場合、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１または磁気抵抗素子２３のどちらか一方が故障等の異常を生じていると判断する。そして、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１または磁気抵抗素子２３に異常が生じたと判断した場合、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該異常が生じた旨を搭乗者に報知する。また、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１または磁気抵抗素子２３に異常が生じたと判断した場合、ステアリングシャフトＳ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該車両システムによる制御を禁止させる。
【００３１】
次に、操舵角検出装置１の特徴的な部分について説明する。
マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４が入力されると、その各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４の電圧値に基づいて各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断する。詳しく述べると、マイコン１２は、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを以下に示す第１処理および第２処理により判断する。
【００３２】
なお、本明細書において、ノイズとはアナログ信号の電圧値を変化させるのものと定義する。
まず、第１処理を図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。なお、図５（ａ）に示す点（Ａ）は、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値が「１」でかつ第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値が「０」の時の座標を示したものであり、この時の点（Ａ）は図５（ｂ）における周期Ｔが０の時と対応している。第１アナログ信号Ａｎ１及び第２アナログ信号Ａｎ２にノイズが含まれずに周期Ｔがプラスへ増加すると、図５（ａ）における前記点（Ａ）は原点を中心として反時計回りの円を描くように移動する。図５（ａ）における原点とは、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値が「０」でかつ第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値が「０」の時の座標をいう。同様に、図６（ａ）に示す点（Ｂ）は、第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値が「−１」でかつ第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値が「０」の時の座標を示したものであり、この時の点（Ｂ）は図６（ｂ）における周期Ｔが０の時と対応している。第３アナログ信号Ａｎ３及び第４アナログ信号Ａｎ４にノイズが含まれずに周期Ｔがプラスへ増加すると、図６（ａ）における前記点（Ｂ）は原点を中心として反時計回りの円を描くように移動する。
【００３３】
第１処理においては、マイコン１２は、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値及び第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値に基づいて正接角を求め、第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値及び第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値に基づいて正接角を求める。そしてマイコン１２は、その両正接角を比較することにより第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断する。
【００３４】
詳しくは、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値と第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値とに基づく正接角（以下、第１正接角θｆ という）は、次の式（１），（２）により求まる。
【００３５】
ｔａｎθｆ ＝（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ） ・・・（１）
θｆ ＝ｔａｎ−１（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）・・・（２）
また、第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値と第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値とに基づく正接角（以下、第２正接角θｓ という）は、次の式（３），（４）により求まる。
【００３６】
ｔａｎθｓ ＝（ｓｉｎ（θ＋１８０°）／ｃｏｓ（θ＋１８０°） ・・・（３）
θｓ ＝ｔａｎ−１（ｓｉｎ（θ＋１８０°）／ｃｏｓ（θ＋１８０°））・・・（４）
そして、マイコン１２は第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に第１正接角θｆ と第２正接角θｓ との対応関係が正常であると判断する。マイコン１２は、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３の公差などに起因する第１正接角θｆ 及び第２正接角θｓ の微少誤差を許容するようになっている。
【００３７】
一方、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ との対応関係が異常の場合、すなわち第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していない場合、マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４少なくとも一つにノイズが含まれていると判断する。
【００３８】
詳しくは、例えば、周期Ｔが０．３８（図５（ｂ）及び図６（ｂ）のポイントＭ１）の際において、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にプラスのノイズＮ１がそれぞれ含まれると次に示すようになる。図５（ａ）に示すように、プラスのノイズＮ１が第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２にそれぞれ含まれた状態で、マイコン１２が第１正接角θｆ を演算すると
ｔａｎ−１（（ｓｉｎθ＋Ｎ１）／（ｃｏｓθ＋Ｎ１））＝（θｆ −θｎ１）・・・（５）
となる。（θｆ −θｎ１）は、ポイントＭ１においてプラスのノイズＮ１が第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２にそれぞれ含まれた状態で算出した第１正接角を示している。即ち、図５（ａ），（ｂ）に示すように、周期Ｔが本来０．３８（図中のポイントＭ１参照）であるにもかかわらず算出された周期Ｔは０．３１（図中のポイントＭ２参照）に相当してしまう。
【００３９】
また、図６（ａ）に示すように、プラスのノイズＮ１が第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４にそれぞれ含まれた状態で、マイコン１２が第２正接角θｓ を演算すると
θｓ ＝ｔａｎ−１（（ｓｉｎ（θ＋１８０°）＋Ｎ１）／（ｃｏｓ（θ＋１８０°）＋Ｎ１））＝（θｓ ＋θｎ１）・・・（６）
となる。（θｓ ＋θｎ１）は、ポイントＭ１においてプラスのノイズＮ１が第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４にそれぞれ含まれた状態で算出した第２正接角θｓ を示している。即ち、図６（ａ），（ｂ）に示すように、周期Ｔが本来０．３８（図中のポイントＭ１参照）であるにもかかわらず算出された周期Ｔは０．４３（図中のポイントＭ３参照）に相当してしまう。このように、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にプラスのノイズＮ１がそれぞれ含まれると、第１正接角θｆ は実際より角度が小さくなり、第２正接角θｓ は実際より角度が大きくなる。マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していた状態から一致しなくなることによりノイズが入ったものと判断する。
【００４０】
加えて、図示はしないが、ポイントＭ１において、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にそれぞれ同じ大きさのマイナスのノイズが含まれた際に、マイコン１２が第１正接角θｆ を演算すると（θｆ ＋θｎ１）の正接角となり、第２正接角θｓ を演算すると（θｓ −θｎ１）の正接角となる。この場合においても、マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していた状態から一致しなくなることでノイズが入ったものと判断する。
【００４１】
また、図示はしないが第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にマイナスのノイズがそれぞれ含まれ、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にプラスのノイズがそれぞれ含まれた際に、マイコン１２は第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致状態から一致しなくなることでノイズが入ったものと判断する。
【００４２】
さらに図示はしないが第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にプラスのノイズがそれぞれ含まれ、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にマイナスのノイズがそれぞれ含まれた際に、マイコン１２は第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致状態から一致しなくなることでノイズが入ったものと判断する。
【００４３】
また、例えば周期Ｔが０．１１（図５（ｂ）及び図６（ｂ）のポイントＭ４）の際に、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４に対して上記のノイズがそれぞれ含まれた場合においても、マイコン１２は各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが入ったことを判断する。一例を挙げると、第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にマイナスのノイズがそれぞれ含まれ、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にプラスのノイズがそれぞれ含まれた際には次に示すようになる。第１アナログ信号Ａｎ１にマイナスのノイズＮ２が含まれると共に第２アナログ信号Ａｎ２にプラスのノイズＮ２が含まれた状態で、マイコン１２が第１正接角θｆ を演算すると図５（ａ）のポイントＭ５に対応した（θｆ ＋θｎ２）の正接角となる。また、第３アナログ信号Ａｎ３にマイナスのノイズＮ２が含まれると共に第４アナログ信号Ａｎ４にプラスのノイズＮ２が含まれた状態で、マイコン１２が第２正接角θｓ を演算すると図６（ａ）のポイントＭ６に対応した（θｓ −θｎ２）の正接角となる。マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していた状態から一致しなくなることによりノイズが入ったものと判断する。
【００４４】
このように第１処理では、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４に同じ大きさのノイズがそれぞれ含まれた際、または第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４のうち少なくとも一つにノイズが含まれた際に、マイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。また、第１処理では、第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３と第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４とでプラスマイナスが互いに逆のノイズが含まれた際に、マイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。
【００４５】
次に、第２処理について説明する。
第２処理においては、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１の第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値と磁気抵抗素子２３の第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値とを用いた演算により第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズが含まれているか否かを判断する。また、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１の第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値と磁気抵抗素子２３の第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値とを用いた演算により第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断する。
【００４６】
第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にプラスのノイズＧ１がそれぞれ含まれた際（例えば図７のポイントＱ１参照）には、マイコン１２は以下に示す演算により第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれていることを判断する。
【００４７】
Ｋ１＝ｃｏｓθ＋ｃｏｓ（θ＋１８０°）・・・（７）
マイコン１２は上記演算値Ｋ１が０か否かを判断し、演算値Ｋ１が０の際に第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれていないと判断し、演算値Ｋ１が０でないと判断した際に第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれていると判断する。なお、本明細書では、「０」とは若干の許容範囲を含むものと定義する。つまり、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３の公差などに起因する第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４の電圧値における微少誤差や演算による微少誤差を許容するようになっている。第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にマイナスのノイズＧ１がそれぞれ含まれた際においても、マイコン１２は式（７）の演算値Ｋ１に基づいて第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれているか否かを判断する。
【００４８】
また、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にプラスのノイズＧ２がそれぞれ含まれた際（例えば図７のポイントＱ２参照）には、マイコン１２は以下に示す演算により第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれていることを判断する。
【００４９】
Ｋ２＝ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１８０°）・・・（８）
マイコン１２は演算値Ｋ２が０か否かを判断し、演算値Ｋ２が０の際に第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれていないと判断し、演算値Ｋ２が０でないと判断した際に第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれていると判断する。第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にマイナスのノイズＧ２がそれぞれ含まれた際においても、マイコン１２は式（８）の演算値Ｋ２に基づいて第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれているか否かを判断する。
【００５０】
このように第２処理では、第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３とでプラスマイナスが同じノイズが含まれた際、または第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３のうち一方のみにノイズが含まれた際にマイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。また、第２処理では、第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４とでプラスマイナスが同じノイズが含まれた際、または第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４のうち一方のみにノイズが含まれた際にマイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。
【００５１】
このようにマイコン１２は、上記第１処理及び上記第２処理を所定時間毎に行うことにより、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれていると判断した場合、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該異常が生じた旨を搭乗者に報知する。
【００５２】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）操舵角検出装置１は、第１アナログ信号Ａｎ１、第２アナログ信号Ａｎ２、第３アナログ信号Ａｎ３、第４アナログ信号Ａｎ４をそれぞれ順に１／４周期ずつ位相がずれるように構成した。マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４の電圧値に基づいて第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断するようにした。マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれている際には、回転角度の算出結果が疑わしいものとしてインジケータやブザーなどに作動信号を出力して該異常が生じた旨を搭乗者に報知できる。マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれていない際には、回転角度の算出結果が正しいものとして、その回転角度を種々の車両システムへ出力することができる。よって、マイコン１２は第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断でき、ステアリングシャフトＳの回転角度検出の信頼性を向上できる。
【００５３】
（２）マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に正常であると判断し、一致していない際には異常であると判断する。これにより、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４に同じ大きさのノイズがそれぞれ含まれたり、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４のうち少なくとも一つにノイズが含まれたりした際に、マイコン１２はアナログ信号にノイズが含まれていると判断できる。よって、操舵角検出装置１の動作信頼性を確実に向上させることができる。
【００５４】
（３）マイコン１２は、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値と第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値との和が０か否かにより第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する。また、マイコン１２は、第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値と第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値との和が０か否かにより第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する。これにより、第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３とで同じ大きさのノイズが含まれたり、第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３のうち一方のみにノイズが含まれたりした際に、マイコン１２によりノイズの判断を行うことができる。また、第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４とで同じ大きさのノイズが含まれたり、第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４のうち一方のみにノイズが含まれたりした際に、マイコン１２はアナログ信号にノイズが含まれていると判断できる。よって、操舵角検出装置１の動作信頼性を確実に向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・回転角度検出装置は、ステアリングホイールの回転角度を検出する操舵角検出装置１以外の用途、例えば回転軸を備えた工作機械における回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置として用いてもよい。
【００５６】
・前記実施形態では、第１及び第２角度検出手段として磁気抵抗素子１１，２３を用いている。これに限らず、第１及び第２角度検出手段として巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）や、磁気インピーダンス素子、ホール素子などの各種磁気センサや、ポテンションメータなどの接触型の素子を用いてもよい。要は、第１及び第２角度検出手段は、ステアリングシャフトＳの回転に伴って連続的に変化するアナログ信号を出力する素子によって構成されていればよい。
【００５７】
・前記実施形態において、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４が１周期となる回転板３の回転角度は、６０°に限らず、例えば９０°、１２０°、１８０°、３６０°、７２０°、１０８０°など、任意の角度に変更してもよい。
【００５８】
・前記実施形態では、マイコン１２は第１処理と第２処理の両方を行うようにしていた。これに限らず、マイコン１２は第１処理及び第２処理のうち一方の処理のみを行うようにしてもよい。そして、マイコン１２が第１処理及び第２処理のうち第１処理のみを行うように変更した際においては次のようにしてもよい。第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３との位相ずれ、及び第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４との位相ずれが１／２周期でなくてもよい。要は、第１アナログ信号Ａｎ１と第２アナログ信号Ａｎ２とが互いに１／４周期の位相差となるように磁気抵抗素子１１を設け、第３アナログ信号Ａｎ３と第４アナログ信号Ａｎ４とが互いに１／４周期の位相差となるように磁気抵抗素子２３を設けていればよい。
【００５９】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（イ）請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記角度検出手段は、前記回転体が６０°回転する毎に１周期となるように前記アナログ信号を出力するように設定されていること。この技術的思想（イ）に記載の発明によれば、高い角度検出精度が得られ、高い分解能の実現が可能となる。
【００６０】
（ロ）請求項１乃至請求項４、技術的思想（イ）のうちいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記第１角度検出手段及び前記第２角度検出手段は、磁気抵抗素子または磁気インピーダンス素子を用いて構成されていること。
【００６１】
（ハ）請求項１乃至請求項４、技術的思想（イ）、技術的思想（ロ）のうちいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、当該回転角度検出装置は車両におけるステアリングホイールの回転角度を検出する操舵角検出装置として用いられること。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、回転体の回転角度検出の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における操舵角検出装置の概略構成図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】本実施形態における電気的構成を概略的に示すブロック図。
【図４】本実施形態の作用を説明するために模式的に示す特性図。
【図５】（ａ）は、第１アナログ信号の電圧値と第２アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。（ｂ）は、周期と第１及び第２アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。
【図６】（ａ）は、第３アナログ信号の電圧値と第４アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。（ｂ）は、周期と第３及び第４アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。
【図７】本実施形態における第２処理の作用を説明するために模式的に各信号の電圧値を示す特性図。
【図８】従来技術における操舵角検出装置の概略構成図。
【図９】従来技術における第１アナログ信号の電圧値と第２アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…回転角度検出装置としての操舵角検出装置、
１１…第１角度検出手段としての磁気抵抗素子、
１２…角度算出手段及びノイズ判断手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）、
２３…第２角度検出手段としての磁気抵抗素子、
Ａｎ１…第１角度検出用アナログ信号としての第１アナログ信号、
Ａｎ２…第２角度検出用アナログ信号としての第２アナログ信号、
Ａｎ３…第３角度検出用アナログ信号としての第３アナログ信号、
Ａｎ４…第４角度検出用アナログ信号としての第４アナログ信号、
Ｇ１，Ｇ２，Ｎ１，Ｎ２…ノイズ、
Ｓ…回転体としてのステアリングシャフト、Ｔ…周期、
θｆ …第１正接角、θｓ …第２正接角。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両においてステアリングホイールの操舵角を検出する回転角度検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車において、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ）システム（Ｒ）、ＥＳＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｐｒｏｇｒａｍ）システム（Ｒ）といった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を搭載する場合には、そのシステム制御のためにステアリングの操舵角を検出する必要がある。このため、従来、こうした車両においては、操舵角を検出するための回転角度検出装置をステアリングコラム内に組み込むことが行われている。一般に、回転角度検出装置としては、回転体の回転角を絶対値で検出する絶対角検出方式の回転角度検出装置と、回転体の回転角を相対値で検出する相対角検出方式の回転角度検出装置とが知られている。
【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に示すような構成が知られている。この絶対角検出方式の回転角度検出装置では、回転体の駆動歯車に噛合した検出歯車の回転に伴う移動体の移動を、磁石と磁気検出素子によって、漸次増加または減少する検出信号として検出して、回転体の回転角度を検出するようにしている。
【０００４】
また、相対角検出方式の回転角度検出装置としては、例えば図８に示すような構成が知られている。即ち、図８に示す相対角検出方式の回転角度検出装置１０１は、ギア部１０２ａを有する回転板１０２と、前記ギア部１０２ａに噛合するギア体１０３と、このギア体１０３の中心部に固定された永久磁石１０４と、前記永久磁石１０４に対して対向配置された磁気抵抗素子１０５とを備えている。前記回転板１０２はステアリングシャフト１０６に一体的に固定されている。前記磁気抵抗素子１０５は図示しない固定部材に対して固定されている。従って、ステアリングシャフト１０６が回転すると、ステアリングシャフト１０６の回転に応じて回転板１０２、及び永久磁石１０４が固定されたギア体１０３も回転する。前記磁気抵抗素子１０５はステアリングシャフト１０６が回転してもその位置が変化しない。このため、ステアリングシャフト１０６が回転することにより永久磁石１０４と磁気抵抗素子１０５との相対位置が変化する。
【０００５】
図９に示すように、前記磁気抵抗素子１０５は、ステアリングシャフト１０６が６０°回転する毎に１周期となるように連続して変化する第１及び第２アナログ信号１０７，１０８を出力する。前記第１アナログ信号１０７と前記第２アナログ信号１０８が互いに１／４周期の位相差を生じるように磁気抵抗素子１０５は設けられている。そして回転角度検出装置１０１に備えられた図示しないマイコンは、第１及び第２アナログ信号１０７，１０８の周期と、第１及び第２アナログ信号１０７，１０８の電圧値とに基づいてステアリングシャフト１０６の回転角度を算出するように構成されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２０６９１０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的にアナログ信号はノイズにより電圧値が変化しやすいという特性を持っている。そのため、前記第１及び第２アナログ信号１０７，１０８にノイズが含まれると、前記第１及び第２アナログ信号１０７，１０８の電圧値が変化する。すると、ステアリングシャフト１０６が回転していないにもかかわらず、同ステアリングシャフト１０６が回転したと誤認識し、前記マイコンは正確な回転角度検出ができないおそれがあった。また、ステアリングシャフト１０６を回転している際に第１及び第２アナログ信号１０７，１０８にノイズが含まれると、前記マイコンは正確な回転角度検出ができないおそれがあった。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は回転体の回転角度検出の信頼性を向上できる回転角度検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、回転体が所定角度回転する毎に１周期となるように連続して変化する第１角度検出用アナログ信号及び第２角度検出用アナログ信号をそれぞれ出力する第１角度検出手段と、前記回転体が前記所定角度回転する毎に１周期となるように連続して変化する第３角度検出用アナログ信号及び第４角度検出用アナログ信号をそれぞれ出力する第２角度検出手段と、各角度検出用アナログ信号の周期及び各角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて前記回転体の回転角度を算出する角度算出手段と、各角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて各角度検出用アナログ信号のうち少なくとも一つにノイズが含まれているか否かを判断するノイズ判断手段とを備え、各角度検出用アナログ信号をそれぞれ互いに位相が異なるように設け、前記第１角度検出用アナログ信号と前記第２角度検出用アナログ信号とを互いに１／４周期の位相差を生じるように設け、前記第３角度検出用アナログ信号と前記第４角度検出用アナログ信号とを互いに１／４の位相差を生じるように設けたことを要旨とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の回転角度検出装置において、前記第１角度検出用アナログ信号と前記第３角度検出用アナログ信号とを互いに１／２周期の位相差を生じるように設けたことを要旨とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置において、前記ノイズ判断手段は、前記第１角度検出用アナログ信号の出力値及び前記第２角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて求めた第１正接角と、前記第３角度検出用アナログ信号及び前記第４角度検出用アナログ信号に基づいて求めた第２正接角とを比較し、その比較結果が予め設定された対応関係と一致するか否かに基づいて各角度検出用アナログ信号にノイズが含まれているか否かを判断することを要旨とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項２または請求項３に記載の回転角度検出装置において、前記ノイズ判断手段は、前記第１角度検出用アナログ信号の出力値と前記第３角度検出用アナログ信号の出力値との和が０か否かにより前記第１角度検出用アナログ信号及び前記第３角度検出用アナログ信号の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する、或いは前記第２角度検出用アナログ信号の出力値と前記第４角度検出用アナログ信号の出力値との和が０か否かにより前記第２角度検出用アナログ信号及び前記第４角度検出用アナログ信号の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断することを要旨とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の回転角度検出装置を車両におけるステアリングの操舵角を検出する操舵角検出装置として具体化した実施形態を図１〜図７に基づき詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すように、回転角度検出装置としての操舵角検出装置１は、図示しない車両のステアリングコラム内に配設され、回転体としてのステアリングシャフトＳに装着されている。操舵角検出装置１は、ステアリングシャフトＳの周囲の構造体に固定されたハウジング２を備え、このハウジング２には回転板３が回転可能に支持されている。この回転板３はステアリングシャフトＳに外嵌した状態で固定され、ステアリングシャフトＳと共に回動する。つまり、回転板３は、ステアリングシャフトＳが回転されると、同ステアリングシャフトＳと等しく回転する。また、回転板３の外周面にはギア部３ａが形成されている。そして、回転板３の近辺には、ギア部３ａと歯合する２つのギア体４，２１がそれぞれ配設されている。このため、ステアリングシャフトＳが回転されると、回転板３の回転に伴って両ギア体４，２１も回転する。なお、回転板３が１回転すると両ギア体４，２１が６回転するように、回転板３と両ギア体４，２１との間の歯車比がそれぞれ設定されている。
【００１５】
図１及び図２に示すように、ギア体４，２１の中心部には、永久磁石５，２２がそれぞれ固定されている。両永久磁石５，２２は、それぞれギア体４，２１において所定の径方向に磁束を発生させるように設けられている。このため、ギア体４，２１が１回転（即ち、３６０°回転）すると、永久磁石５，２２が発生する磁束の方向も３６０゜回転する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、ハウジング２内において永久磁石５と対向する箇所には、第１角度検出手段としての磁気抵抗素子１１が配設されている。この磁気抵抗素子１１は永久磁石５が発生する磁束を検出してギア体４の回転角に応じて連続的に変化する角度検出用のアナログ信号を出力する。詳しくは、回転板３が６０゜回転する毎にギア体４が１回転（３６０゜回転）する。このため、図４に示すように、磁気抵抗素子１１は、回転板３が６０゜回転する毎に１周期となる正弦波からなる第１アナログ信号Ａｎ１と、その第１アナログ信号Ａｎ１に対して１／４周期だけ位相がずれた正弦波からなる第２アナログ信号Ａｎ２とを出力する。前記第１アナログ信号Ａｎ１は第１角度検出用アナログ信号に相当し、前記第２アナログ信号Ａｎ２は第２角度検出用アナログ信号に相当する。
【００１７】
また同様に、図１に示すように、永久磁石２２と対向する箇所には、第２角度検出手段としての磁気抵抗素子２３が配設されている。この磁気抵抗素子２３は、前記磁気抵抗素子１１と同等の素子によって構成され、永久磁石２２が発生する磁束を検出してギア体２１の回転角に応じて連続的に変化する角度検出用のアナログ信号を出力する。詳しくは、図４に示すように、磁気抵抗素子２３は、回転板３が６０゜回転する毎に１周期となる正弦波からなる第３アナログ信号Ａｎ３と、その第３アナログ信号Ａｎ３に対して１／４周期だけ位相がずれた正弦波からなる第４アナログ信号Ａｎ４とを出力する。前記第３アナログ信号Ａｎ３は第３角度検出用アナログ信号に相当し、前記第４アナログ信号Ａｎ４は第４角度検出用アナログ信号に相当する。
【００１８】
第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３が互いに１／２周期だけ位相がずれるように磁気抵抗素子１１は設定されている。第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４が互いに１／２周期だけ位相がずれるように磁気抵抗素子２３は設定されている。すなわち、第１アナログ信号Ａｎ１、第２アナログ信号Ａｎ２、第３アナログ信号Ａｎ３、第４アナログ信号Ａｎ４は、それぞれ互いに位相が異なるように設定されている。詳しくは、図４に示すように、第１アナログ信号Ａｎ１はｃｏｓθの出力波形とされ、第２アナログ信号Ａｎ２はｓｉｎθの出力波形とされ、第３アナログ信号Ａｎ３はｃｏｓ（θ＋１８０°）の出力波形とされ、第４アナログ信号Ａｎ４はｓｉｎ（θ＋１８０°）の出力波形とされている。なお、θはギア体４，２１の回転角度を示している。
【００１９】
次に、こうした操舵角検出装置１の電気的構成について説明する。
図３に示すように、操舵角検出装置１は、前記磁気抵抗素子１１，２３、角度算出手段及びノイズ判断手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）１２、電源回路１３及びインターフェイス部１４を備えている。
【００２０】
マイコン１２は、具体的には図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器等を備えたＣＰＵユニットであり、図２に示すプリント配線板６に配設されている。このマイコン１２の第１及び第２入力端子ＩＮ１，ＩＮ２には、前記磁気抵抗素子１１からの第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２がそれぞれ入力されるようになっている。また、マイコン１２の第３及び第４入力端子ＩＮ３，ＩＮ４には、前記磁気抵抗素子２３からの第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４がそれぞれ入力されるようになっている。
【００２１】
また、マイコン１２の電源入力端子Ｖｉｎには電源回路１３が電気的に接続され、マイコン１２はこの電源回路１３から電力供給されている。電源回路１３は、バッテリ電圧を降圧してマイコン１２の駆動電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータによって構成され、２つの入力端子を備えている。そして、一方の入力端子には図示しないイグニッションＯＮリレーを介してバッテリ電圧が入力され、他方の入力端子にはイグニッションＯＮリレーを介さずにバッテリ電圧が入力されている。また、電源回路１３には、トランジスタＴｒ１を介して磁気抵抗素子１１，２３がそれぞれ電気的に接続されている。詳しくは、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子が電源回路１３に電気的に接続され、エミッタ端子が磁気抵抗素子１１，２３にそれぞれ電気的に接続されている。そして、トランジスタＴｒ１のベース端子はマイコン１２の出力端子ＯＵＴに電気的に接続されている。
【００２２】
マイコン１２からトランジスタＴｒ１に対してベース電流が通電された際にトランジスタＴｒ１が作動し、電源回路１３から磁気抵抗素子１１，２３に対して電力が供給される。即ち、磁気抵抗素子１１は、マイコン１２によって給電が制御され、給電されているときに前記第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２を出力する。また、磁気抵抗素子２３は、マイコン１２によって給電が制御され、給電されているときに前記第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４を出力する。
【００２３】
マイコン１２は、磁気抵抗素子１１から第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２が入力されると、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の出力値としての第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に基づいて前記回転板３の回転角度を算出する。
【００２４】
詳しくは、図４に模式的に示すように、マイコン１２は、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２が入力されると、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２をディジタル信号（以下、第１ディジタル信号という）に変換する。該第１ディジタル信号は、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に基づき、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の１周期の変化に対して６０分割したそれぞれ異なる値に変換されるようになっている。具体的には、同図にポイントＰ０で示すように、回転板３が基準位置（車輪が進行方向正面を向く位置＝「０゜」）にある場合における第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に対しては、「０」となる値の第１ディジタル信号に変換される。そして、ポイントＰ１で示すように、回転板３が時計回り方向に３０゜回転された時点での第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値に対しては、「３０」となる値の第１ディジタル信号に変換される。つまり、回転板３が０゜から５９゜まで回転される間においては、同回転板３が時計回り方向に１゜回転される毎に第１ディジタル信号値は「１」ずつ加算され、反時計回り方向に１゜回転される毎に第１ディジタル信号値は「１」ずつ減算されるようになっている。なお、ポイントＰ２で示すように、回転板３が６０゜回転した際には、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の電圧値が前記基準位置での電圧値と等しくなるため、第１ディジタル信号値は再び「０」となる。
【００２５】
そして、こうした第１ディジタル信号値に基づき、マイコン１２は回転板３の回転角度を算出する。例えば、図４に示す領域Ａ（第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の変移が基準位置に対して１周期）において第１ディジタル信号値が「３０」の場合（ポイントＰ１）、マイコン１２は、回転板３の回転角度を「３０゜」（時計回り方向）と算出する。また、領域Ｂ（第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の変移が基準位置に対して２周期）において第１ディジタル信号値が「３０」の場合（ポイントＰ３）、マイコン１２は、回転板３の回転角度を「９０゜」（時計回り方向）と算出する。つまり、マイコン１２は、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の変移が基準位置に対して何周期目にあるかに基づいて基準位置からの回転領域（ここでは領域Ａ〜Ｆ）を算出し、その回転領域内における第１ディジタル信号値に基づいて回転板３の回転角度を絶対値で求めるようになっている。換言すれば、マイコン１２は、基準位置からの第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２の周期を計数し、その計数値に基づいて回転板３の回転領域を相対的に算出する。そして、その算出した領域と、第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２からの電圧値とに基づいて、マイコン１２は回転板３の回転角度を算出するようになっている。
【００２６】
また、マイコン１２は、磁気抵抗素子２３から第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４が入力されると、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４の出力値としての電圧値に基づいて前記回転板３の回転角度を算出する。
【００２７】
詳しくは、図４に模式的に示すように、マイコン１２は、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４が入力されると、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４をディジタル信号（以下、第２ディジタル信号という）に変換する。該第２ディジタル信号は、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４の電圧値に基づき、第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４の１周期の変化に対して６０分割したそれぞれ異なる値に変換されるようになっている。
【００２８】
ところで、第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３とでは互いに１／２周期の位相ずれがあり、第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４とでは互いに１／２周期の位相ずれがある。しかしながら、回転板３が所定角度回転した際において、第２ディジタル信号値が第１ディジタル信号値と同じになるように、マイコン１２は第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４を第２ディジタル信号に変換するように設定されている。
【００２９】
マイコン１２は、第１ディジタル信号と第２ディジタル信号とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に第１及び第２ディジタル信号値同士の対応関係が正常であると判断する。具体的には、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３が共に正常に動作している場合、図４にポイントＰ１で示すように、回転板３が基準位置から時計回り方向に３０゜回転された時点での第１及び第２ディジタル信号値は、共に「３０」となる。よって、マイコン１２は、第１及び第２ディジタル信号値が一致することを条件としてこのディジタル信号値「３０」に基づいて、回転板３の回転角度を算出する。なお、本明細書では、「一致」とは「近似」をも含むものと定義する。つまり、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３の公差などに起因する第１及び第２ディジタル信号値の微少誤差を許容するようになっている。そして、こうした微少誤差が生じた場合、マイコン１２は、第１ディジタル信号値に基づいて角度算出を行う。なお、マイコン１２は、算出した回転角度をインターフェイス部１４を介して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。
【００３０】
一方、第１及び第２ディジタル信号値同士の対応関係が異常の場合、すなわち第１及び第２ディジタル信号値同士が一致していない場合、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１または磁気抵抗素子２３のどちらか一方が故障等の異常を生じていると判断する。そして、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１または磁気抵抗素子２３に異常が生じたと判断した場合、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該異常が生じた旨を搭乗者に報知する。また、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１または磁気抵抗素子２３に異常が生じたと判断した場合、ステアリングシャフトＳ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該車両システムによる制御を禁止させる。
【００３１】
次に、操舵角検出装置１の特徴的な部分について説明する。
マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４が入力されると、その各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４の電圧値に基づいて各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断する。詳しく述べると、マイコン１２は、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを以下に示す第１処理および第２処理により判断する。
【００３２】
なお、本明細書において、ノイズとはアナログ信号の電圧値を変化させるのものと定義する。
まず、第１処理を図５（ａ），（ｂ）及び図６（ａ），（ｂ）に基づいて説明する。なお、図５（ａ）に示す点（Ａ）は、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値が「１」でかつ第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値が「０」の時の座標を示したものであり、この時の点（Ａ）は図５（ｂ）における周期Ｔが０の時と対応している。第１アナログ信号Ａｎ１及び第２アナログ信号Ａｎ２にノイズが含まれずに周期Ｔがプラスへ増加すると、図５（ａ）における前記点（Ａ）は原点を中心として反時計回りの円を描くように移動する。図５（ａ）における原点とは、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値が「０」でかつ第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値が「０」の時の座標をいう。同様に、図６（ａ）に示す点（Ｂ）は、第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値が「−１」でかつ第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値が「０」の時の座標を示したものであり、この時の点（Ｂ）は図６（ｂ）における周期Ｔが０の時と対応している。第３アナログ信号Ａｎ３及び第４アナログ信号Ａｎ４にノイズが含まれずに周期Ｔがプラスへ増加すると、図６（ａ）における前記点（Ｂ）は原点を中心として反時計回りの円を描くように移動する。
【００３３】
第１処理においては、マイコン１２は、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値及び第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値に基づいて正接角を求め、第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値及び第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値に基づいて正接角を求める。そしてマイコン１２は、その両正接角を比較することにより第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断する。
【００３４】
詳しくは、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値と第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値とに基づく正接角（以下、第１正接角θｆ という）は、次の式（１），（２）により求まる。
【００３５】
ｔａｎθｆ ＝（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ） ・・・（１）
θｆ ＝ｔａｎ−１（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）・・・（２）
また、第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値と第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値とに基づく正接角（以下、第２正接角θｓ という）は、次の式（３），（４）により求まる。
【００３６】
ｔａｎθｓ ＝（ｓｉｎ（θ＋１８０°）／ｃｏｓ（θ＋１８０°） ・・・（３）
θｓ ＝ｔａｎ−１（ｓｉｎ（θ＋１８０°）／ｃｏｓ（θ＋１８０°））・・・（４）
そして、マイコン１２は第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に第１正接角θｆ と第２正接角θｓ との対応関係が正常であると判断する。マイコン１２は、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３の公差などに起因する第１正接角θｆ 及び第２正接角θｓ の微少誤差を許容するようになっている。
【００３７】
一方、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ との対応関係が異常の場合、すなわち第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していない場合、マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４少なくとも一つにノイズが含まれていると判断する。
【００３８】
詳しくは、例えば、周期Ｔが０．３８（図５（ｂ）及び図６（ｂ）のポイントＭ１）の際において、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にプラスのノイズＮ１がそれぞれ含まれると次に示すようになる。図５（ａ）に示すように、プラスのノイズＮ１が第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２にそれぞれ含まれた状態で、マイコン１２が第１正接角θｆ を演算すると
ｔａｎ−１（（ｓｉｎθ＋Ｎ１）／（ｃｏｓθ＋Ｎ１））＝（θｆ −θｎ１）・・・（５）
となる。（θｆ −θｎ１）は、ポイントＭ１においてプラスのノイズＮ１が第１及び第２アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ２にそれぞれ含まれた状態で算出した第１正接角を示している。即ち、図５（ａ），（ｂ）に示すように、周期Ｔが本来０．３８（図中のポイントＭ１参照）であるにもかかわらず算出された周期Ｔは０．３１（図中のポイントＭ２参照）に相当してしまう。
【００３９】
また、図６（ａ）に示すように、プラスのノイズＮ１が第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４にそれぞれ含まれた状態で、マイコン１２が第２正接角θｓ を演算すると
θｓ ＝ｔａｎ−１（（ｓｉｎ（θ＋１８０°）＋Ｎ１）／（ｃｏｓ（θ＋１８０°）＋Ｎ１））＝（θｓ ＋θｎ１）・・・（６）
となる。（θｓ ＋θｎ１）は、ポイントＭ１においてプラスのノイズＮ１が第３及び第４アナログ信号Ａｎ３，Ａｎ４にそれぞれ含まれた状態で算出した第２正接角θｓ を示している。即ち、図６（ａ），（ｂ）に示すように、周期Ｔが本来０．３８（図中のポイントＭ１参照）であるにもかかわらず算出された周期Ｔは０．４３（図中のポイントＭ３参照）に相当してしまう。このように、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にプラスのノイズＮ１がそれぞれ含まれると、第１正接角θｆ は実際より角度が小さくなり、第２正接角θｓ は実際より角度が大きくなる。マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していた状態から一致しなくなることによりノイズが入ったものと判断する。
【００４０】
加えて、図示はしないが、ポイントＭ１において、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にそれぞれ同じ大きさのマイナスのノイズが含まれた際に、マイコン１２が第１正接角θｆ を演算すると（θｆ ＋θｎ１）の正接角となり、第２正接角θｓ を演算すると（θｓ −θｎ１）の正接角となる。この場合においても、マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していた状態から一致しなくなることでノイズが入ったものと判断する。
【００４１】
また、図示はしないが第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にマイナスのノイズがそれぞれ含まれ、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にプラスのノイズがそれぞれ含まれた際に、マイコン１２は第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致状態から一致しなくなることでノイズが入ったものと判断する。
【００４２】
さらに図示はしないが第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にプラスのノイズがそれぞれ含まれ、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にマイナスのノイズがそれぞれ含まれた際に、マイコン１２は第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致状態から一致しなくなることでノイズが入ったものと判断する。
【００４３】
また、例えば周期Ｔが０．１１（図５（ｂ）及び図６（ｂ）のポイントＭ４）の際に、各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４に対して上記のノイズがそれぞれ含まれた場合においても、マイコン１２は各第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが入ったことを判断する。一例を挙げると、第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にマイナスのノイズがそれぞれ含まれ、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にプラスのノイズがそれぞれ含まれた際には次に示すようになる。第１アナログ信号Ａｎ１にマイナスのノイズＮ２が含まれると共に第２アナログ信号Ａｎ２にプラスのノイズＮ２が含まれた状態で、マイコン１２が第１正接角θｆ を演算すると図５（ａ）のポイントＭ５に対応した（θｆ ＋θｎ２）の正接角となる。また、第３アナログ信号Ａｎ３にマイナスのノイズＮ２が含まれると共に第４アナログ信号Ａｎ４にプラスのノイズＮ２が含まれた状態で、マイコン１２が第２正接角θｓ を演算すると図６（ａ）のポイントＭ６に対応した（θｓ −θｎ２）の正接角となる。マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致していた状態から一致しなくなることによりノイズが入ったものと判断する。
【００４４】
このように第１処理では、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４に同じ大きさのノイズがそれぞれ含まれた際、または第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４のうち少なくとも一つにノイズが含まれた際に、マイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。また、第１処理では、第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３と第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４とでプラスマイナスが互いに逆のノイズが含まれた際に、マイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。
【００４５】
次に、第２処理について説明する。
第２処理においては、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１の第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値と磁気抵抗素子２３の第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値とを用いた演算により第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズが含まれているか否かを判断する。また、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１の第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値と磁気抵抗素子２３の第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値とを用いた演算により第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断する。
【００４６】
第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にプラスのノイズＧ１がそれぞれ含まれた際（例えば図７のポイントＱ１参照）には、マイコン１２は以下に示す演算により第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれていることを判断する。
【００４７】
Ｋ１＝ｃｏｓθ＋ｃｏｓ（θ＋１８０°）・・・（７）
マイコン１２は上記演算値Ｋ１が０か否かを判断し、演算値Ｋ１が０の際に第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれていないと判断し、演算値Ｋ１が０でないと判断した際に第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれていると判断する。なお、本明細書では、「０」とは若干の許容範囲を含むものと定義する。つまり、マイコン１２は、磁気抵抗素子１１及び磁気抵抗素子２３の公差などに起因する第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４の電圧値における微少誤差や演算による微少誤差を許容するようになっている。第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にマイナスのノイズＧ１がそれぞれ含まれた際においても、マイコン１２は式（７）の演算値Ｋ１に基づいて第１及び第３アナログ信号Ａｎ１，Ａｎ３にノイズＧ１が含まれているか否かを判断する。
【００４８】
また、第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にプラスのノイズＧ２がそれぞれ含まれた際（例えば図７のポイントＱ２参照）には、マイコン１２は以下に示す演算により第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれていることを判断する。
【００４９】
Ｋ２＝ｓｉｎθ＋ｓｉｎ（θ＋１８０°）・・・（８）
マイコン１２は演算値Ｋ２が０か否かを判断し、演算値Ｋ２が０の際に第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれていないと判断し、演算値Ｋ２が０でないと判断した際に第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれていると判断する。第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にマイナスのノイズＧ２がそれぞれ含まれた際においても、マイコン１２は式（８）の演算値Ｋ２に基づいて第２及び第４アナログ信号Ａｎ２，Ａｎ４にノイズＧ２が含まれているか否かを判断する。
【００５０】
このように第２処理では、第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３とでプラスマイナスが同じノイズが含まれた際、または第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３のうち一方のみにノイズが含まれた際にマイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。また、第２処理では、第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４とでプラスマイナスが同じノイズが含まれた際、または第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４のうち一方のみにノイズが含まれた際にマイコン１２によりそのノイズが含まれたことが判断される。
【００５１】
このようにマイコン１２は、上記第１処理及び上記第２処理を所定時間毎に行うことにより、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれていると判断した場合、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該異常が生じた旨を搭乗者に報知する。
【００５２】
従って、本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）操舵角検出装置１は、第１アナログ信号Ａｎ１、第２アナログ信号Ａｎ２、第３アナログ信号Ａｎ３、第４アナログ信号Ａｎ４をそれぞれ順に１／４周期ずつ位相がずれるように構成した。マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４の電圧値に基づいて第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断するようにした。マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれている際には、回転角度の算出結果が疑わしいものとしてインジケータやブザーなどに作動信号を出力して該異常が生じた旨を搭乗者に報知できる。マイコン１２は、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれていない際には、回転角度の算出結果が正しいものとして、その回転角度を種々の車両システムへ出力することができる。よって、マイコン１２は第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４にノイズが含まれているか否かを判断でき、ステアリングシャフトＳの回転角度検出の信頼性を向上できる。
【００５３】
（２）マイコン１２は、第１正接角θｆ と第２正接角θｓ とが一致しているか否かを判断し、一致していると判断した際に正常であると判断し、一致していない際には異常であると判断する。これにより、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４に同じ大きさのノイズがそれぞれ含まれたり、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４のうち少なくとも一つにノイズが含まれたりした際に、マイコン１２はアナログ信号にノイズが含まれていると判断できる。よって、操舵角検出装置１の動作信頼性を確実に向上させることができる。
【００５４】
（３）マイコン１２は、第１アナログ信号Ａｎ１の電圧値と第３アナログ信号Ａｎ３の電圧値との和が０か否かにより第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する。また、マイコン１２は、第２アナログ信号Ａｎ２の電圧値と第４アナログ信号Ａｎ４の電圧値との和が０か否かにより第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する。これにより、第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３とで同じ大きさのノイズが含まれたり、第１アナログ信号Ａｎ１及び第３アナログ信号Ａｎ３のうち一方のみにノイズが含まれたりした際に、マイコン１２によりノイズの判断を行うことができる。また、第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４とで同じ大きさのノイズが含まれたり、第２アナログ信号Ａｎ２及び第４アナログ信号Ａｎ４のうち一方のみにノイズが含まれたりした際に、マイコン１２はアナログ信号にノイズが含まれていると判断できる。よって、操舵角検出装置１の動作信頼性を確実に向上させることができる。
【００５５】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
・回転角度検出装置は、ステアリングホイールの回転角度を検出する操舵角検出装置１以外の用途、例えば回転軸を備えた工作機械における回転軸の回転角度を検出する回転角度検出装置として用いてもよい。
【００５６】
・前記実施形態では、第１及び第２角度検出手段として磁気抵抗素子１１，２３を用いている。これに限らず、第１及び第２角度検出手段として巨大磁気抵抗素子（ＧＭＲ素子）や、磁気インピーダンス素子、ホール素子などの各種磁気センサや、ポテンションメータなどの接触型の素子を用いてもよい。要は、第１及び第２角度検出手段は、ステアリングシャフトＳの回転に伴って連続的に変化するアナログ信号を出力する素子によって構成されていればよい。
【００５７】
・前記実施形態において、第１〜第４アナログ信号Ａｎ１〜Ａｎ４が１周期となる回転板３の回転角度は、６０°に限らず、例えば９０°、１２０°、１８０°、３６０°、７２０°、１０８０°など、任意の角度に変更してもよい。
【００５８】
・前記実施形態では、マイコン１２は第１処理と第２処理の両方を行うようにしていた。これに限らず、マイコン１２は第１処理及び第２処理のうち一方の処理のみを行うようにしてもよい。そして、マイコン１２が第１処理及び第２処理のうち第１処理のみを行うように変更した際においては次のようにしてもよい。第１アナログ信号Ａｎ１と第３アナログ信号Ａｎ３との位相ずれ、及び第２アナログ信号Ａｎ２と第４アナログ信号Ａｎ４との位相ずれが１／２周期でなくてもよい。要は、第１アナログ信号Ａｎ１と第２アナログ信号Ａｎ２とが互いに１／４周期の位相差となるように磁気抵抗素子１１を設け、第３アナログ信号Ａｎ３と第４アナログ信号Ａｎ４とが互いに１／４周期の位相差となるように磁気抵抗素子２３を設けていればよい。
【００５９】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
（イ）請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記角度検出手段は、前記回転体が６０°回転する毎に１周期となるように前記アナログ信号を出力するように設定されていること。この技術的思想（イ）に記載の発明によれば、高い角度検出精度が得られ、高い分解能の実現が可能となる。
【００６０】
（ロ）請求項１乃至請求項４、技術的思想（イ）のうちいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、前記第１角度検出手段及び前記第２角度検出手段は、磁気抵抗素子または磁気インピーダンス素子を用いて構成されていること。
【００６１】
（ハ）請求項１乃至請求項４、技術的思想（イ）、技術的思想（ロ）のうちいずれか１項に記載の回転角度検出装置において、当該回転角度検出装置は車両におけるステアリングホイールの回転角度を検出する操舵角検出装置として用いられること。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、回転体の回転角度検出の信頼性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における操舵角検出装置の概略構成図。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図。
【図３】本実施形態における電気的構成を概略的に示すブロック図。
【図４】本実施形態の作用を説明するために模式的に示す特性図。
【図５】（ａ）は、第１アナログ信号の電圧値と第２アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。（ｂ）は、周期と第１及び第２アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。
【図６】（ａ）は、第３アナログ信号の電圧値と第４アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。（ｂ）は、周期と第３及び第４アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。
【図７】本実施形態における第２処理の作用を説明するために模式的に各信号の電圧値を示す特性図。
【図８】従来技術における操舵角検出装置の概略構成図。
【図９】従来技術における第１アナログ信号の電圧値と第２アナログ信号の電圧値との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１…回転角度検出装置としての操舵角検出装置、
１１…第１角度検出手段としての磁気抵抗素子、
１２…角度算出手段及びノイズ判断手段としてのマイコン（マイクロコンピュータ）、
２３…第２角度検出手段としての磁気抵抗素子、
Ａｎ１…第１角度検出用アナログ信号としての第１アナログ信号、
Ａｎ２…第２角度検出用アナログ信号としての第２アナログ信号、
Ａｎ３…第３角度検出用アナログ信号としての第３アナログ信号、
Ａｎ４…第４角度検出用アナログ信号としての第４アナログ信号、
Ｇ１，Ｇ２，Ｎ１，Ｎ２…ノイズ、
Ｓ…回転体としてのステアリングシャフト、Ｔ…周期、
θｆ …第１正接角、θｓ …第２正接角。
Claims (4)
- 回転体が所定角度回転する毎に１周期となるように連続して変化する第１角度検出用アナログ信号及び第２角度検出用アナログ信号をそれぞれ出力する第１角度検出手段と、前記回転体が前記所定角度回転する毎に１周期となるように連続して変化する第３角度検出用アナログ信号及び第４角度検出用アナログ信号をそれぞれ出力する第２角度検出手段と、各角度検出用アナログ信号の周期及び各角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて前記回転体の回転角度を算出する角度算出手段と、各角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて各角度検出用アナログ信号のうち少なくとも一つにノイズが含まれているか否かを判断するノイズ判断手段とを備え、
各角度検出用アナログ信号をそれぞれ互いに位相が異なるように設け、前記第１角度検出用アナログ信号と前記第２角度検出用アナログ信号とを互いに１／４周期の位相差を生じるように設け、前記第３角度検出用アナログ信号と前記第４角度検出用アナログ信号とを互いに１／４の位相差を生じるように設けたことを特徴とする回転角度検出装置。 - 前記第１角度検出用アナログ信号と前記第３角度検出用アナログ信号とを互いに１／２周期の位相差を生じるように設けたことを特徴とする請求項１に記載の回転角度検出装置。
- 前記ノイズ判断手段は、前記第１角度検出用アナログ信号の出力値及び前記第２角度検出用アナログ信号の出力値に基づいて求めた第１正接角と、前記第３角度検出用アナログ信号及び前記第４角度検出用アナログ信号に基づいて求めた第２正接角とを比較し、その比較結果が予め設定された対応関係と一致するか否かに基づいて各角度検出用アナログ信号にノイズが含まれているか否かを判断することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の回転角度検出装置。
- 前記ノイズ判断手段は、前記第１角度検出用アナログ信号の出力値と前記第３角度検出用アナログ信号の出力値との和が０か否かにより前記第１角度検出用アナログ信号及び前記第３角度検出用アナログ信号の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断する、或いは前記第２角度検出用アナログ信号の出力値と前記第４角度検出用アナログ信号の出力値との和が０か否かにより前記第２角度検出用アナログ信号及び前記第４角度検出用アナログ信号の少なくとも一方にノイズが含まれているか否かを判断することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転角度検出装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003100621A JP2004309222A (ja) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | 回転角度検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003100621A JP2004309222A (ja) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | 回転角度検出装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004309222A true JP2004309222A (ja) | 2004-11-04 |
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ID=33464703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003100621A Pending JP2004309222A (ja) | 2003-04-03 | 2003-04-03 | 回転角度検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004309222A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7358719B2 (en) | 2006-04-27 | 2008-04-15 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Rotational angle detector |
| US7659713B2 (en) | 2006-03-02 | 2010-02-09 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Rotational angle detector and method for initializing rotational angle detector |
-
2003
- 2003-04-03 JP JP2003100621A patent/JP2004309222A/ja active Pending
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| US7659713B2 (en) | 2006-03-02 | 2010-02-09 | Kabushiki Kaisha Tokai Rika Denki Seisakusho | Rotational angle detector and method for initializing rotational angle detector |
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