JP7000263B2 - 初期設定方法及び初期設定装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転体の回転角検出の初期設定を行う初期設定方法及び初期設定装置に関する。

回転角検出装置としては、被検出物の回転角を絶対値で算出する絶対角測定方式が知られている。絶対角測定方式の回転角検出装置としては、例えば、特許文献１に記載の構成が知られている。この回転角検出装置は、被検出物である回転体と一体回転する主動歯車に連動して回転する２つの従動歯車を備えている。これら従動歯車は、それぞれ歯数が異なるため、主動歯車の回転に伴う２つの従動歯車の回転角は、それぞれ異なる。このように形成された２つの従動歯車にそれぞれ検出部（センサ等）を設け、これら検出部の出力から、これら従動歯車の回転角を検出する。そして、検出した回転角に基づいて、回転体の絶対回転角を算出する。

特開２０１０－２３６９３５号公報

主動歯車と２つの従動歯車とを組み合わせた構成において、これら歯車の寸法のばらつき、組付け位置のばらつき、及び、歯車間のバックラッシなどの要因によって、検出される従動歯車の回転角には誤差が含まれることがある。そのため、これら回転角から演算される回転体の絶対回転角には、この誤差に起因したずれ量が含まれる場合がある。よって、回転角の検出精度の悪化の懸念があった。

本発明の目的は、回転角の検出精度確保を可能にした初期設定方法及び初期設定装置を提供することにある。

上記課題を解決するための回転角検出装置の初期設定方法は、回転体と一体回転する主動歯車に第１従動歯車及び第２従動歯車が連動するように組み付けられ、前記第１従動歯車の回転を第１センサにより検出し、前記第２従動歯車の回転を第２センサにより検出し、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記回転体の回転角を演算する回転角検出装置の初期設定方法であって、これら従動歯車の回転基準とセンサ出力の基準とが合うように前記センサ出力のゼロ点を調整するゼロ点調整を、前記第１センサ及び前記第２センサの各々において行うゼロ点調整ステップと、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の少なくとも一方の回転情報を演算し、当該回転情報を演算するにあたって計算上発生するずれ量を測定する測定ステップと、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力の少なくとも一方の前記ゼロ点を、前記ずれ量のオフセットによって当該ずれ量が規定の範囲内に収まるように補正する補正ステップとを備えている。

この構成によれば、ゼロ点調整ステップにおいて求めた第１センサ及び第２センサの各センサ出力のゼロ点を、測定ステップで得た回転情報のずれ量を基に好適な値に補正する。これにより、仮に第１従動歯車及び第２従動歯車の間に寸法ばらつきや組み付けばらつきなどが生じていても、センサ出力のゼロ点が補正される。よって、回転角検出装置において、回転角の検出精度を確保することが可能となる。

前記回転角検出装置の初期設定方法において、前記回転角検出装置は、前記回転体の回転を検出する場合に、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記回転情報を演算するとともに、当該回転情報と、前記第１センサ及び前記第２センサの少なくとも一方のセンサ出力とを基に、前記回転体の回転角を演算することが好ましい。

この構成によれば、回転情報は、ゼロ点が補正された各センサ出力から求まる好適な値となる。そして、回転角検出装置は、好適な値の回転情報から回転体の回転角を演算することが可能となる。よって、回転角検出装置において、回転角の検出精度を確保するのに一層有利となる。

前記回転角検出装置の初期設定方法において、前記ゼロ点調整ステップでは、前記第１従動歯車の回転基準と前記第１センサのセンサ出力の基準とのずれを第１ゼロ点補正値として設定し、当該第１ゼロ点補正値を基に前記第１センサのセンサ出力のゼロ点を調整し、前記第２従動歯車の回転基準と前記第２センサのセンサ出力とのずれを第２ゼロ点補正値として設定し、当該第２ゼロ点補正値を基に前記第２センサのセンサ出力のゼロ点を調整し、前記補正ステップでは、前記第１センサのセンサ出力と前記第１センサの前記回転情報とを基に前記回転体の回転角が演算される場合に、前記ずれ量を前記規定の範囲内に収めるためのオフセット量を演算し、当該オフセット量を基に前記第２ゼロ点補正値を補正して新たなゼロ点補正値を算出することが好ましい。

この構成によれば、回転体の回転角演算に直接関係のない第２センサのセンサ出力の第２ゼロ点補正値を、第１センサのセンサ出力のずれも含めて補正する。よって、回転角検出装置において、回転角の検出精度を確保するのに一層有利となる。

前記回転角検出装置の初期設定方法において、前記回転情報は、端数が四捨五入された数値であり、前記補正ステップでは、前記ずれ量の最大値及び最小値の平均値から求まる中心ずれ量を算出し、当該中心ずれ量がゼロ又はその近傍となるように前記ずれ量をオフセットさせることが好ましい。

この構成によれば、回転情報のずれ量は、ゼロを中心とした範囲の中に入り易くなる。これにより、ずれ量を端数として四捨五入して回転情報を求める場合、端数の繰り上げや繰り下げに影響を受け難くなるので、回転情報が誤った値をとる可能性が低くなる。

上記課題を解決する初期設定装置は、回転体と一体回転する主動歯車に第１従動歯車及び第２従動歯車が連動するように組み付けられ、前記第１従動歯車の回転を第１センサにより検出し、前記第２従動歯車の回転を第２センサにより検出し、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記回転体の回転角を演算する回転角検出装置の初期設定装置であって、これら従動歯車の回転基準とセンサ出力の基準とが合うように前記センサ出力のゼロ点を調整するゼロ点調整を、前記第１センサ及び前記第２センサの各々において行うゼロ点調整部と、前記第１センサ及び前記第２センサの少なくとも一方のセンサ出力の前記ゼロ点を補正する補正部とを備え、前記補正部は、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の少なくとも一方の回転情報を演算し、当該回転情報を演算するにあたって計算上発生するずれ量を測定し、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力の少なくとも一方の前記ゼロ点を、前記ずれ量のオフセットによって当該ずれ量が規定の範囲内に収まるように補正する。

本発明の初期設定方法及び初期設定装置は、回転角の検出精度確保を可能にする。

回転角検出装置の構成図。 センサの出力を示すグラフ。 センサ出力の誤差を示すグラフ。 従動歯車の回転情報に発生する誤差を示すグラフ。 初期設定方法の流れを示すフロー。 補正後のセンサの出力を示すグラフ。

以下、初期設定方法及び初期設定装置の一実施形態を図１～６に従って説明する。
図１に示すように、回転角検出装置１０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１１に組み付けられている。回転角検出装置１０は、ステアリングシャフト１１の周囲に配設される図示しないステアリングコラム等の構造体に固定される箱体状のハウジング１２を備えている。このハウジング１２内には、ステアリングシャフト１１に一体回転可能に且つ同軸状に外嵌された主動歯車１３が収容されるとともに、当該主動歯車１３と連動して回転する第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５が収容されている。本例の第１従動歯車１４は、主動歯車１３に噛合し、第２従動歯車１５は、第１従動歯車１４に噛合している。

第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５は、それぞれ歯数が異なるように形成されている。このため、ステアリングシャフト１１の回転に連動して主動歯車１３が回転した場合、主動歯車１３の絶対回転角度θに対する第１従動歯車１４の絶対回転角度α´と、第２従動歯車１５の絶対回転角度β´とは、それぞれ異なった値となる。例えば、主動歯車１３の歯数をｚ、第１従動歯車の歯数をｍ、第２従動歯車の歯数をＬ、且つｍ＜Ｌ＜ｚとした場合、主動歯車１３が１回転したときは、第１従動歯車はｚ／ｍ回転、第２従動歯車はｚ／Ｌ回転する。

第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５には、永久磁石である第１磁石１６及び第２磁石１７がそれぞれ設けられている。第１磁石１６及び第２磁石１７は、第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５とそれぞれ同一軸上に一体回転する。回転角検出装置１０は、第１磁石１６の磁界を検出する第１センサとしての第１磁気センサ１８と、第２磁石１７の磁界を検出する第２センサとしての第２磁気センサ１９とを備えている。第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９には、例えば４つの磁気抵抗素子がブリッジ状に接続されてなるいわゆるＭＲセンサが採用可能である。磁気抵抗素子の抵抗値は、与えられる磁界（磁束の向き）に応じて変化する。そして、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９は、与えられる磁界（磁束の向き）の変化に応じて、ブリッジ状の回路の中点電位を検出信号としてハウジング１２内に設けられたマイクロコンピュータ２０に出力する。

第１磁気センサ１８は、第１従動歯車１４の回転に伴う第１磁石１６の磁束の方向の変化に基づき、２つのアナログ信号、すなわち第１正弦波信号Ｖｓ１及び第１余弦波信号Ｖｃ１を出力する。第１正弦波信号Ｖｓ１及び第１余弦波信号Ｖｃ１は、第１従動歯車１４が第１磁気センサの検出範囲Ωだけ回転したときに、すなわち、主動歯車１３が（ｍ／ｚ）Ωだけ回転したときに１周期となる。これらアナログ信号は、第１従動歯車１４の回転角度αに応じて連続的に変化し、これが周期ごとに繰り返される波形をとる。第１余弦波信号Ｖｃ１の位相は、第１正弦波信号Ｖｓ１に対して１／４周期ずれている。

第２磁気センサ１９は、第２従動歯車１５の回転に伴う第２磁石１７の磁束の方向の変化に基づき、２つのアナログ信号、すなわち第２正弦波信号Ｖｓ２及び第２余弦波信号Ｖｃ２を出力する。第２正弦波信号Ｖｓ２及び第２余弦波信号Ｖｃ２は、第２従動歯車１５が第２磁気センサの検出範囲Ωだけ回転したときに、すなわち、主動歯車１３が（Ｌ／ｚ）Ωだけ回転したときに１周期となる。これらアナログ信号は、第２従動歯車１５の回転角度βに応じて連続的に変化し、これが周期ごとに繰り返される波形をとる。第２余弦波信号Ｖｃ２の位相は、第２正弦波信号Ｖｓ２に対して１／４周期ずれている。

回転角検出装置１０は、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９からの出力を基に主動歯車１３（ステアリングシャフト１１）の絶対回転角度θを演算する角度演算部２１を備えたマイクロコンピュータ２０を備えている。マイクロコンピュータ２０には、ステアリングシャフト１１の３６０°を超える回転角度を含む角度である絶対回転角度θを演算するためのプログラムが格納されている。角度演算部２１は、当該プログラムにより絶対回転角度θを演算する。

角度演算部２１は、ステアリングシャフト１１の絶対回転角度θを求めるに際して、まず第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９からの出力をＡ／Ｄ変換器（図示略）を通じて取得する。そして、角度演算部２１は、このＡ／Ｄ変換後の出力に基づき第１磁気センサ１８の検出範囲Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度αと、第２磁気センサ１９の検出範囲Ωにおける第２従動歯車１５の回転角度βとを求める。

すなわち、回転角度αは、第１正弦波信号Ｖｓ１及び第１余弦波信号Ｖｃ１に基づく逆正接「α＝ｔａｎ－１（Ｖｓ１／Ｖｃ１）」として、角度演算部２１により算出される。また、回転角度βは、第２正弦波信号Ｖｓ２及び第２余弦波信号Ｖｃ２に基づく逆正接「β＝ｔａｎ－１（Ｖｓ２／Ｖｃ２）」として、角度演算部２１により算出される。

＜絶対回転角度θの算出＞
角度演算部２１による主動歯車１３の絶対回転角度θの演算処理について説明する。
主動歯車１３の絶対回転角度θと、第１従動歯車１４の絶対回転角度α´には、それらの歯数ｚ、ｍにより、次式（１）で示される関係が成立する。

θ＝ｍα´／ｚ・・・（１）
第１従動歯車１４の絶対回転角度α´は、次式（２）のように表せる。
α´＝α＋ｉΩ・・・（２）
ここで、αは、前述の第１磁気センサ１８の検出範囲Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度である。ｉは、第１磁気センサ１８の回転情報としての周期数（回転数）を示す。周期数ｉは、第１磁気センサ１８の検出範囲Ωを何回繰り返しているのかを示す値であり、整数値（０周期、１周期、２周期・・・）である。

式（１）に式（２）を代入すると、次式（３）が得られる。
θ＝ｍ（α＋ｉΩ）／ｚ・・・（３）
角度演算部２１は、この式（３）に基づいて、主動歯車１３の絶対回転角度θを求める。すなわち、第１従動歯車１４の回転角度αと周期数ｉとが分かれば、主動歯車１３の絶対回転角度θを算出可能である。このように、絶対回転角度θは、周期数ｉ（回転数）と回転角度α（又はβでも可）とを基に算出される。

＜周期数ｉの算出＞
角度演算部２１により周期数ｉを求める考え方を説明する。前述した歯数の違いにより、主動歯車１３がθだけ回転したときの、第１従動歯車１４の絶対回転角度α´及び第２従動歯車１５の絶対回転角度β´は異なる。絶対回転角度α´と絶対回転角度β´の差には、以下のような関係が成立する。

α´－β´＝θ｛ｚ（Ｌ－ｍ）／ｍＬ｝
これより、主動歯車１３の絶対回転角度θは、次式（４）のように表せる。
θ＝Δａｂ・ｍＬ／ｚ（Ｌ－ｍ）・・・（４）
ここで、Δａｂは「α´－β´」を示している。Δａｂは回転角度α及び回転角度βによって、次のように算出できる。

・Δａｂ＝α－β （α－β≧０）
・Δａｂ＝α－β＋Ω （α－β＜０）
式（３）及び式（４）から、周期数ｉは次式（５）により求められる。

ｉ＝（θａｂ－θａ）／（ｍΩ／ｚ）・・・（５）
ただし、θａｂ及びθａは、次のようにして算出される値である。
・θａｂ＝Δａｂ・ｍＬ／ｚ（Ｌ－ｍ）
｛Δａｂ＝α－β （α－β≧０）、Δａｂ＝α－β＋Ω （α－β＜０）｝
・θａ＝ｍα／ｚ
角度演算部２１は、式（５）に基づいて、回転角度α及び回転角度βから第１従動歯車１４の周期数ｉを求める。このように、周期数ｉ（回転数）は、差Δａｂと回転角度α（又はβでも可）とを基に算出される。

＜ゼロ点補正＞
マイクロコンピュータ２０は、回転角検出装置１０の初期設定を行う初期設定装置２２を備える。初期設定装置２２は、第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５の回転基準と、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９のセンサ出力（アナログ信号）の基準とが合うように、磁気センサの出力のゼロ点を調整するゼロ点調整部２３を備える。ゼロ点調整部２３は、第１従動歯車１４の回転基準（例えば、０°）と第１磁気センサ１８の出力の基準とのずれを基に、第１ゼロ点補正値としての第１補正値Ａを演算する。すなわち、ゼロ点調整部２３は、第１従動歯車１４が回転基準に位置するときの第１磁気センサ１８の出力を求め、このときの出力のずれを第１補正値Ａとして設定する。第１補正値Ａは、例えばマイクロコンピュータ２０のメモリ（図示略）に保持される。角度演算部２１は、この第１補正値Ａを基に補正された第１磁気センサ１８の出力から回転角度αを求める。

また、ゼロ点調整部２３は、第２従動歯車１５の回転基準（例えば、０°）と第２磁気センサ１９の出力の基準とのずれを基に、第２ゼロ点補正値としての第２補正値Ｂを演算する。すなわち、ゼロ点調整部２３は、第２従動歯車１５が回転基準に位置するときの第２磁気センサ１９の出力を求め、このときの出力のずれを第２補正値Ｂとして設定する。第２補正値Ｂは、例えばマイクロコンピュータ２０のメモリ（図示略）に保持される。角度演算部２１は、この第２補正値Ｂを基に補正された第２磁気センサ１９の出力から回転角度βを求める。

図２に、ゼロ点補正によって算出される回転角度α，βの変化波形を図示する。同図に示すように、ゼロ点補正後は、回転角度αの回転基準と回転角度βの回転基準とが一致する。そして、主動歯車１３が回転して第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５が回転すると、回転基準を起点に第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５が各々設定された周期に沿って回転する。

回転角度α及び回転角度βは、主動歯車１３の絶対回転角度θに対して、第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５の歯数の違いに応じて、異なる値となる。回転角度α及び回転角度βは、それぞれの歯数に応じて、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。すなわち、回転角度α及び回転角度βは、第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５が磁気センサの検出範囲Ωだけ回転する毎に、換言すれば主動歯車１３がｍΩ／ｚ、あるいはＬΩ／ｚだけ回転する毎に、それぞれ立ち上がりと立ち下がりを繰り返す。

このため、回転角度α及び回転角度βの差Δａｂは、主動歯車１３の絶対回転角度θに対して、ゼロ点調整部２３によってゼロ点を調整した位置を基準（本例では０）として直線的に変化する。本例の回転角検出装置１０は、主動歯車１３（ステアリングシャフト１１）の絶対回転角度θを基準の位置から右回り（又は左回り）に回る複数周の回転を検出する。

なお、回転角度α及び回転角度βの差Δａｂは、絶対回転角度θが所定値に達したときに無くなる。これは、第１従動歯車１４の歯数ｍ及び第２従動歯車１５の歯数Ｌの違いに応じて直線的に変化するΔａｂが第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９の検出範囲Ωに達することで起きる。よって、回転角検出装置１０の絶対回転角度θの演算範囲は、絶対回転角度θにおいてゼロ点の基準位置から再び回転角度α及び回転角度βの差Δａｂがゼロとなる所定値までの範囲となる。

＜誤差とずれ量＞
図３に破線で示すように、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９の出力には、誤差が含まれることがある。これは、例えば歯車の寸法のばらつき、組付け位置のばらつき、及び、歯車間のバックラッシなどに起因する。これにより、回転角度α及び回転角度βは、主動歯車１３の絶対回転角度θに対して直線的に変化する理論的な値（図３の実線）と比べて、プラス側及びマイナス側にずれる誤差を含んだ値となる。この誤差の大きさや正負の方向は、主動歯車１３の絶対回転角度θの変化に伴い不規則に変化している。

回転角度α及び回転角度βに含まれる誤差により、周期数ｉを演算するにあたって、周期数ｉにはずれ量が含まれる。本例では、このずれ量をｍｏｄ＿ｉと記載する。ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、周期数ｉを整数の回転数として算出する場合、計算上発生する端数（小数点以下）に相当する。ずれ量ｍｏｄ＿ｉは式（５）により演算した周期数ｉの真値（実際の第１磁気センサ１８の周期数）からのずれで示される。

図４に示すように、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、絶対回転角度θの変化に伴って変動する。これは、ずれ量ｍｏｄ＿ｉが主動歯車１３の絶対回転角度θの変化に伴いプラス側及びマイナス側に不規則に変化する回転角度α及び回転角度βの誤差に起因して生じるためである。

ここで、「α－β≧０」の関係が成り立つ場合を一例として、ずれ量ｍｏｄ＿ｉについて説明する。「α－β≧０」のとき、式（５）は、次式（６）のように展開される。
ｉ＝（ｍα－Ｌβ）／｛（Ｌ－ｍ）Ω｝・・・（６）
式（６）の関係により、例えば回転角度αがプラス側に誤差を含み、且つ回転角度βがマイナス側に誤差を含む場合、換言すれば「α－β」が大きくなるように誤差を含む場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、プラス側に生じる。一方、例えば回転角度βがマイナス側に誤差を含み、且つ回転角度βがプラス側に誤差を含む場合、換言すれば「α－β」が小さくなるように誤差を含む場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、マイナス側に生じる。ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、回転角度α及び回転角度βの誤差の組み合わせによって、絶対回転角度θにおいて真値からのずれ幅の大きいところがあったりずれ幅の小さいところがあったりする。ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、次式（７）のように表せる。

ｍｏｄ＿ｉ＝（ｍΔα－ＬΔβ）／｛（Ｌ－ｍ）Ω｝・・・（７）
ただし、Δα及びΔβは、それぞれ回転角度α及び回転角度βにおける誤差である。式（７）は、「α－β＜０」のときにも成り立つ。

主動歯車１３の絶対回転角度θを演算するにあたって周期数ｉがずれ量ｍｏｄ＿ｉを含む場合、絶対回転角度θは、ずれ量ｍｏｄ＿ｉに影響を受けたものになることが懸念される。そのため、角度演算部２１は、絶対回転角度θを演算するにあたって、周期数ｉの端数を丸めて演算する。本例では、角度演算部２１は、周期数ｉの小数点以下の端数を、四捨五入によって丸める。

しかし、周期数ｉを丸める場合、周期数ｉの丸め値が真値と異なった値になることがある。例えば、周期数ｉの小数点以下の端数を四捨五入する場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉが０．５以上又は－０．５以下である場合、周期数ｉは真値とは異なる値となってしまう。例えば、ずれ量ｍｏｄ＿ｉが０．５以上１．０未満である場合、周期数ｉは、四捨五入で繰り上げられ、真値より１だけ大きい値になる。また、ずれ量ｍｏｄ＿ｉが－１．０を超え－０．５以下である場合、周期数ｉは四捨五入で繰り下げられ、真値より１だけ小さい値になる。そのため、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、丸めによって誤った値とならない範囲で規定される規定の範囲内に収めることが求められる。本例では、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの規定の範囲は、－０．５を超え０．５未満の範囲である。

＜ゼロ点補正値の補正＞
図１に戻り、本例の初期設定装置２２は、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの測定を行うとともに、測定したずれ量ｍｏｄ＿ｉに基づいてずれ量ｍｏｄ＿ｉを規定の範囲に収めるために第２補正値Ｂを補正する補正部２４を備える。

続いて、第２補正値Ｂの補正の方法を説明する。ここで、ゼロ点調整部２３によって第１補正値Ａ及び第２補正値Ｂが設定されたとき、主動歯車１３の絶対回転角度θと、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９の出力（回転角度α及び回転角度β）との理想的な関係が決まる。このため、マイクロコンピュータ２０は、この理想的な関係に基づき、絶対回転角度θに対する周期数ｉの真値を予め記憶しているものとする。

補正部２４は、実際に主動歯車１３を回転させたときに演算される絶対回転角度θに対する周期数ｉとその真値とを比較することにより、ずれ量ｍｏｄ＿ｉを測定する。この測定は、マイクロコンピュータ２０が自動で行ってもよいし、測定者の所定操作をトリガにして行われてもよい。さらに、補正部２４は、測定したずれ量ｍｏｄ＿ｉの最大値と最小値との平均値から中心ずれ量Ｃ１を求める。ただし、誤差Δα及び誤差Δβのそれぞれの中心ずれ量Ｃ１に対する寄与度はわからない。そのため、本例では、誤差Δαはゼロであるとして、補正部２４は、絶対回転角度θの算出に直接関係しない誤差Δβを補正、すなわち第２補正値Ｂを補正する。中心ずれ量Ｃ１は、次式（８）のように表せる。

Ｃ１＝（Δｉｍａｘ＋Δｉｍｉｎ）／２・・・（８）
ただし、Δｉｍａｘは、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの最大値であり、Δｉｍｉｎは、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの最小値である。

補正部２４は、この中心ずれ量Ｃ１がゼロとなるように第２補正値Ｂを補正する。すなわち、回転角度βの誤差Δβを、回転角度αの誤差Δαの分まで含めて補正する。式（７）に「Δα＝０」を代入して、次式（９）を得る。

ｍｏｄ＿ｉ＝－ＬΔβ／｛（Ｌ－ｍ）Ω｝・・・（９）
中心ずれ量Ｃ１をゼロにするためには、ずれ量ｍｏｄ＿ｉを－Ｃ１だけオフセットさせればよい。式（９）より、ずれ量ｍｏｄ＿ｉを－Ｃ１だけオフセットさせるための第２補正値Ｂのオフセット量Ｃは、次式（１０）のように表せる。

Ｃ＝Ｃ１（Ｌ－ｍ）Ω／Ｌ・・・（１０）
そして、補正部２４は、オフセット量Ｃを第２補正値Ｂに加算し、新たな第２補正値Ｂ´として設定する。

＜初期設定方法＞
次に、回転角検出装置１０の初期設定方法について、図５及び図６を用いて説明する。なお、本例の初期設定方法は、回転角検出装置１０の組み立ての初期段階で実施される。

図５に示すように、ステップＳ１０１では、初期設定装置２２は、ゼロ点調整部２３によるゼロ点の調整を実行する。ステップＳ１０１がゼロ点調整ステップに該当する。本例の場合、ゼロ点調整部２３は、第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５の任意の回転位置を回転基準として、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９のセンサ出力の基準と合うように、第１補正値Ａ及び第２補正値Ｂを設定する。

ステップＳ１０２では、初期設定装置２２は、主動歯車１３を実際に回転させたときのずれ量ｍｏｄ＿ｉの測定を補正部２４により実行する。ステップＳ１０２が測定ステップに該当する。ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、回転角検出装置１０における主動歯車１３の回転検出範囲の全域において測定される。

ステップＳ１０３では、初期設定装置２２は、補正部２４により第２補正値Ｂの補正を行う。ステップＳ１０３が補正ステップに該当する。補正部２４は、ステップＳ１０２において測定したずれ量ｍｏｄ＿ｉに基づき、計算される中心ずれ量Ｃ１がゼロとなるオフセット量Ｃを求める。そして、補正部２４は、オフセット量Ｃを第２補正値Ｂに加算して、新たな第２補正値Ｂ´を設定する。すなわち、補正部２４は、第２補正値Ｂ´の補正により、第２磁気センサ１９の出力を補正することで、ずれ量ｍｏｄ＿ｉをオフセットさせる。

図６に示すように、同図の２点鎖線で示した第２補正値Ｂ´で補正した回転角度βは、１点鎖線で示した第２補正値Ｂにより補正された回転角度βから、オフセット量Ｃの分だけ補正された値になる。これにより、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、－Ｃ１だけオフセットされる。すなわち、測定ステップにおいて検出された中心ずれ量Ｃ１は、ゼロとなる。

仮に、中心ずれ量Ｃ１がプラス側に振れている場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの最大値Δｉｍａｘが０．５以上になる可能性が高くなる。また、中心ずれ量Ｃ１がマイナス側に振れている場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの最小値Δｉｍｉｎが－０．５以下になる可能性が高くなる。本例の初期設定方法では、中心ずれ量Ｃ１がゼロとなるようにオフセットさせることで、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、ゼロを中心とした範囲に入れ易くなる。そのため、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、－０．５を超え０．５未満の規定の範囲に収めやすくなる。よって、周期数ｉは、四捨五入によって値が概算されて演算される場合であっても、誤った値になり難い。

ステアリングシャフト１１の絶対回転角度θは、第１従動歯車１４の回転角度αと、第１従動歯車１４の周期数ｉから求められる値である（式（３）参照）。ステップＳ１０３において、ずれ量ｍｏｄ＿ｉをオフセットするにあたって、回転角度βを補正する第２補正値Ｂのみを補正した。すなわち、絶対回転角度θの演算に直接影響する回転角度αを補正しないので、ずれ量ｍｏｄ＿ｉをオフセットするための補正によって絶対回転角度θの検出精度を低下してしまうという事態の発生を抑制できる。むしろ、ずれ量ｍｏｄ＿ｉをオフセットすることにより周期数ｉが誤った値になり難いので、それだけ、絶対回転角度θの検出精度を確保できる。

本例では、ゼロ点調整ステップ、測定ステップ、及び補正ステップを備えた初期設定方法により、周期数ｉを演算するにあたって計算上発生するずれ量ｍｏｄ＿ｉが規定の範囲内に収まるように第２磁気センサ１９の出力を補正した。この構成によれば、ゼロ点調整ステップで設定した第２補正値Ｂが、測定ステップで得たずれ量ｍｏｄ＿ｉを基に好適な値に補正される。そのため、仮に第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５の間に寸法ばらつきや組付けばらつきが生じていても、センサ出力のゼロ点が補正される。よって、回転角検出装置において、回転角の検出精度を確保することが可能となる。

本例では、回転検出装置は、ステアリングシャフト１１の回転を検出する場合に、回転角度α及び回転角度βを基に、周期数ｉを計算するとともに、周期数ｉと、回転角度αとに基づいてステアリングシャフト１１の絶対回転角度θを演算する構成とした。この構成によれば、周期数ｉは、ゼロ点が補正された回転角度βから求まる好適な値となる。そして、回転角検出装置１０は、好適な周期数ｉから絶対回転角度θを演算することが可能となる。よって、回転角の検出精度を確保するのに一層有利となる。

本例では、補正ステップにおいて、第２補正値Ｂを補正する構成とした。この構成によれば、ステアリングシャフト１１の回転角演算に直接関係のない第２磁気センサ１９のセンサ出力の第２補正値Ｂを、第１磁気センサ１８のセンサ出力のずれも含めて補正する。よって、回転角検出装置１０において、回転角の検出精度を確保するのに一層有利となる。

本例では、周期数ｉは、四捨五入によって端数が丸められた数値である。補正ステップでは、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの最大値Δｉｍａｘ及び最小値Δｉｍｉｎの平均値である中心ずれ量Ｃ１がゼロとなるように第２補正値Ｂを補正した。この構成によれば、周期数ｉのずれ量ｍｏｄ＿ｉは、ゼロを中心とした範囲の中に入り易くなる。これにより、ずれ量ｍｏｄ＿ｉを端数として四捨五入して周期数ｉを求める場合、端数の繰り上げや繰り下げに影響を受け難くなるので、周期数ｉが誤った値をとる可能性が低くなる。

なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・本実施形態において、周期数ｉの端数の丸め方法及びずれ量ｍｏｄ＿ｉの規定の範囲変更できる。例えば、切り上げや切り捨てにより端数を丸めてもよい。ただし、小数点以下の端数を切り上げる場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの規定の範囲は、－１．０を超え０以下の範囲である。また、小数点以下の端数を切り捨てる場合、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの規定の範囲は、０以上１．０未満である。すなわち、丸め方法に応じて、ずれ量ｍｏｄ＿ｉの規定の範囲は適宜変更される。

・本実施形態において、測定ステップにおいて、絶対回転角度θの検出方法は限定されない。例えば、回転角検出装置１０とは別の測定器を用いて測定した絶対回転角度θを、マイクロコンピュータ２０に入力するようにしてもよい。また、例えば予め決められた角速度で主動歯車１３を回転させ、主動歯車１３の回転を開始してからの時間に基づき、補正部２４が絶対回転角度θを検出するようにしてもよい。すなわち、測定ステップにおける絶対回転角度θの検出方法は、適宜変更可能である。

・本実施形態において、補正ステップにおいて、中心ずれ量Ｃ１をゼロとなるように補正を行ったが、これに限定されない。要するに、ずれ量ｍｏｄ＿ｉが規定の範囲に入っていればよく、中心ずれ量Ｃ１をゼロの近傍の値になるように補正するのでもよい。

・本実施形態において、ずれ量ｍｏｄ＿ｉは、周期数ｉにおいて端数となる小数点以下の値に相当するものに限定されず、理想の周期数ｉに対するずれ量であれば、種々のパラメータが適用可能である。

・本実施形態において、回転情報は、周期数ｉに限定されず、歯車回転に係るパラメータであればよい。
・本実施形態において、第１センサ及び第２センサは、ＭＲセンサに限定されない。例えば、他の磁気式や光学式のセンサが適用できる。

・本実施形態において、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９の検出範囲Ωは、センサの特性により適宜変更される。
・本実施形態において、ゼロ点調整及びその補正は、回転角検出装置１０の組み立ての初期段階に１回のみ実施されることに限定されない。例えば、車両への組み付け後の使用中に所定のタイミングで適宜実施されてもよい。

・本実施形態において、歯車の歯数ｍ、Ｌ、ｚは適宜変更可能である。ただし、これらの歯数間において、次の関係を保つ必要がある。すなわち、「ｚ＞ｍ、Ｌ」かつ「ｍ≠Ｌ」という関係式が成立するように歯数を設定する。この場合、歯数の少ない方の従動歯車が本例における第１従動歯車に相当する。

・本実施形態において、歯車の噛合の態様は特に限定されない。例えば、主動歯車１３に第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５がそれぞれ噛合していてもよい。
・本実施形態において、回転角検出装置１０は、ステアリングの回転角を検出するステアリングアングルセンサに限定されない。回転体全般について、その回転態様を検出する回転検出装置に適用可能である。

１０…回転角検出装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ハウジング、１３…主動歯車、１４…第１従動歯車、１５…第２従動歯車、１６…第１磁石、１７…第２磁石、１８…第１磁気センサ、１９…第２磁気センサ、２０…マイクロコンピュータ、２１…角度演算部、２２…初期設定装置、２３…ゼロ点調整部、２４…補正部。

Claims (5)

1. 回転体と一体回転する主動歯車に第１従動歯車及び第２従動歯車が連動するように組み付けられ、前記第１従動歯車の回転を第１センサにより検出し、前記第２従動歯車の回転を第２センサにより検出し、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記回転体の回転角を演算する回転角検出装置の初期設定方法であって、
   前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の回転基準とセンサ出力の基準とが合うように前記センサ出力のゼロ点を調整するゼロ点調整を、前記第１センサ及び前記第２センサの各々において行うゼロ点調整ステップと、
   前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の少なくとも一方の回転情報を演算し、当該回転情報を演算するにあたって計算上発生するずれ量を測定する測定ステップと、
   前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力の少なくとも一方の前記ゼロ点を、前記ずれ量のオフセットによって当該ずれ量が規定の範囲内に収まるように補正する補正ステップとを備えている初期設定方法。
2. 前記回転角検出装置は、前記回転体の回転を検出する場合に、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記回転情報を演算するとともに、当該回転情報と、前記第１センサ及び前記第２センサの少なくとも一方のセンサ出力とを基に、前記回転体の回転角を演算する
   請求項１に記載の初期設定方法。
3. 前記ゼロ点調整ステップでは、前記第１従動歯車の回転基準と前記第１センサのセンサ出力の基準とのずれを第１ゼロ点補正値として設定し、当該第１ゼロ点補正値を基に前記第１センサのセンサ出力のゼロ点を調整し、前記第２従動歯車の回転基準と前記第２センサのセンサ出力の基準とのずれを第２ゼロ点補正値として設定し、当該第２ゼロ点補正値を基に前記第２センサのセンサ出力のゼロ点を調整し、
   前記補正ステップでは、前記第１センサのセンサ出力と前記第１センサの前記回転情報とを基に前記回転体の回転角が演算される場合に、前記ずれ量を前記規定の範囲内に収めるためのオフセット量を演算し、当該オフセット量を基に前記第２ゼロ点補正値を補正して新たなゼロ点補正値を算出する
   請求項１又は２に記載の初期設定方法。
4. 前記回転情報は、端数が四捨五入された数値であり、
   前記補正ステップでは、前記ずれ量の最大値及び最小値の平均値から求まる中心ずれ量を算出し、当該中心ずれ量がゼロ又はその近傍となるように前記ずれ量をオフセットさせる
   請求項１～３のうちいずれか一項に記載の初期設定方法。
5. 回転体と一体回転する主動歯車に第１従動歯車及び第２従動歯車が連動するように組み付けられ、前記第１従動歯車の回転を第１センサにより検出し、前記第２従動歯車の回転を第２センサにより検出し、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記回転体の回転角を演算する回転角検出装置の初期設定装置であって、
   前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の回転基準とセンサ出力の基準とが合うように前記センサ出力のゼロ点を調整するゼロ点調整を、前記第１センサ及び前記第２センサの各々において行うゼロ点調整部と、
   前記第１センサ及び前記第２センサの少なくとも一方のセンサ出力の前記ゼロ点を補正する補正部とを備え、
   前記補正部は、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力を基に前記第１従動歯車及び前記第２従動歯車の少なくとも一方の回転情報を演算し、当該回転情報を演算するにあたって計算上発生するずれ量を測定し、前記第１センサ及び前記第２センサのセンサ出力の少なくとも一方の前記ゼロ点を、前記ずれ量のオフセットによって当該ずれ量が規定の範囲内に収まるように補正する初期設定装置。

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