JP4832189B2

JP4832189B2 - 舵角センサ

Info

Publication number: JP4832189B2
Application number: JP2006184098A
Authority: JP
Inventors: 雅博松田; 義則岩城; 納中村
Original assignee: Toyo Denso Co Ltd
Current assignee: Toyo Denso Co Ltd
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2026-07-04
Also published as: JP2008014694A; CN101101222A; CN100588910C

Description

この発明は、自動車などの車両に搭載される主動ギア（ステアリングシャフト）の回転角度を検出する舵角センサに関するものである。

これまで知られている舵角センサ（以下、適宜「第１の従来センサ」という）には、たとえば、特許文献１に記載されたものがある。従来の舵角センサは、主動ギア（ステアリングシャフト）と連動して回転する第１のギアと、この第１のギアと連動した第１のギアよりも速い速度で回転する第２のギアとを含めて構成されている。第１の従来センサでは、ステアリングシャフトの回転角度を高精度に検出することが求められており、その達成手段として第１のギアと噛み合う第３のギアが設けられている。
特開２００４−１９８２８７号公報（段落００１６、及び図３参照）

また、特許文献２に記載された舵角センサ（以下、適宜「第２の従来センサ」という）は、四輪操舵車の前輪舵角（ステアリングシャフト回転角度）を検出し、その検出した前輪舵角に応じて後輪操舵のための目標後輪舵角を決定するためのものである。第２の従来センサは、検出した前輪舵角の微変動の影響を与えないようにするために、所定の時間間隔でサンプリングして所定時間前から現在までにサンプリングした前輪舵角の重み付け平均値に基づいて目標後輪舵角が演算されるようになっている。上記構成を採用した理由として特許文献２には、検出された前輪舵角が微変動しても、この微変動が重み付け平均値には影響させないようにするためである旨が記載されている。
特開平７−２５３４９号公報（段落００１０乃至００２０、数３参照）

しかしながら、舵角センサに高精度が求められることは言うまでもないところ、その高精度を妨げる理由は様々である。たとえば、自動車が使用される周囲環境の変化によって舵角センサを含む電装部品には温度、湿度等のドリフトが発生する場合がある。その場合、上記ドリフトによる悪影響が異常データとなって検知精度に及ぶ場合があり得る。第１の従来センサが採用するギアの組み合わせだけでは、上記異常データを排除することはできない。また、第２の従来センサが採用するサンプリングした前輪舵角の重み付け平均値による舵角検出をもってしても、上記異常データを排除することができない。第２の従来センサは、前輪舵角の微変動による影響を排除するためだけのものだからである。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、異常データの検知に基づく回転角度検知の精度低下を防止することによって、より高精度の舵角センサを提供することにある。

上記した課題を解決するために開発を進めた発明者は、粗信号及び微信号の測定データを獲得すること、さらには、所定時間間隔で通常１回の測定しか行わないところ、超過測定を常時行って超過測定データを獲得すること、そして、獲得したデータから所定範囲を逸脱する異常データの排除を行うこと、によってステアリングシャフト回転角度の検知をより精度の高いものとするとの考えに至った。本発明は、上記観点からなされたものである。その構成の詳しい内容は、次項以下で説明する。なお、何れかの請求項に係る発明の説明において行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲で他の請求項に係る発明にも適用されるものとする。

（請求項１記載の発明の特徴）
請求項１記載の発明に係る舵角センサ（以下、適宜「請求項１の舵角センサ」という）は、ステアリングシャフトに取り付け、当該ステアリングシャフトの絶対角度を測定するためのセンサである。具体的には、所定回転数回転するステアリングシャフトの回転角度を測定して粗信号を出力する粗信号測定機構及び微信号を出力する微信号測定機構と、粗信号測定データ及び微信号測定データに基づいて当該ステアリングシャフトの絶対角度を演算する演算機構と、当該微信号測定機構に含まれ微信号から複数回の超過測定を行う、オーバーサンプリング部と、
を備え、当該演算機構は、当該微信号測定機構に含まれるオーバーサンプリング部の超過測定による複数の測定データのうち、所定範囲を逸脱した異常データを検出・排除する異常データ検出・排除部と、当該複数の測定データの中から排除した異常データの直前及び直後の測定データの平均値を算出するとともに、当該平均値を、当該排除した異常データの代わりに補間するデータ補間処理部と、を含めて構成してある。

請求項１の舵角センサによれば、粗信号測定機構が粗信号を、微信号測定機構が微信号を、それぞれ出力する。粗信号及び微信号を受けた演算機構は、両信号に基づいてステアリングシャフトの絶対角度を演算する。演算機構が備える異常データ検出・排除部は、測定データの中に所定範囲を逸脱する異常データを検出するとともに、検出した異常データを排除する。異常データの検出・排除は、絶対角度の精度の飛躍的向上に大きく貢献する。すなわち、異常データ排除によって、排除がなければ生じたであろうステアリングシャフトの絶対角度に対する悪影響が排除されるから、同絶対角度の精度が高められることになる。ここで微信号測定機構は、微信号から複数回の超過測定を行うオーバーサンプリングを行うことになるため、さらなる精度の向上をはかることができる。なお、異常データを排除した結果、測定により求めたデータに抜けが生じることになるが、抜けを生じさせたままでは抜けた分だけサンプリングの精度が低下することになる。そこで、データ補間処理部が、排除により抜けた分、抜けたデータの前後データを平均して得た平均値を補うことにより、オーバーサンプリングした効果を最大限に引き出すことができる。補間するデータとして平均値を用いるのは、当該平均値は連続したデータ列のうち、極めて近い時間間隔で分布した、データの平均値をとったものであるから、架空のデータに比べてより実態に近いものと、すなわち、より精度が高いものと考えられるからである。

（請求項２記載の発明の特徴）
請求項２記載の発明に係る舵角センサ（以下、適宜「請求項２の舵角センサ」という）には、請求項１の舵角センサの基本構成を備えさせた上で、前記粗信号測定機構に含まれ粗信号から複数回の超過測定を行う、オーバーサンプリング部を、さらに備え、前記演算機構は、当該粗信号測定機構に含まれるオーバーサンプリング部の超過測定による複数の測定データのうち、所定範囲を逸脱した異常データを検出・排除する異常データ検出・排除部と、当該複数の測定データの中から排除した異常データの直前及び直後の測定データの平均値を算出するとともに、当該平均値を、当該排除した異常データの代わりに補間するデータ補間処理部と、を含めて構成してある。

請求項２の舵角センサによれば、請求項１の舵角センサの作用効果に加え、粗信号測定機構は、粗信号から複数回の超過測定を行うオーバーサンプリングを行うことになるため、さらなる精度の向上をはかることができる。なお、異常データを排除した結果、測定により求めたデータに抜けが生じることになるが、抜けを生じさせたままでは抜けた分だけサンプリングの精度が低下することになる。そこで、データ補間処理部が、排除により抜けた分、抜けたデータの前後データを平均して得た平均値を補うことにより、オーバーサンプリングした効果を最大限に引き出すことができる。補間するデータとして平均値を用いるのは、当該平均値は連続したデータ列のうち、極めて近い時間間隔で分布した、データの平均値をとったものであるから、架空のデータに比べてより実態に近いものと、すなわち、より精度が高いものと考えられるからである。微信号と同じく粗信号も異常データを含む恐れがあり、含まれるのであれば、そのような異常データもステアリングシャフトの絶対角度に悪影響を与えかねない。そこで、粗信号に係る異常データも併せて排除することにより、絶対角度の高精度を図った。

本発明に係る舵角センサによれば、ステアリングシャフト回転角度検知の際の異常データ検知に基づく精度の低下を防止し、より高精度な舵角センサを提供することができる。

各図を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態（以下、「本実施形態」という）について図面を用いて述べる。図１は、本実施形態における舵角センサの取付位置の概略を示すための斜視図である。図２は、本実施形態における舵角センサの平面図である。図３は、図２に示す舵角センサの支持基板を取り外した状態の平面図である。図４は、本実施形態における舵角センサの分解斜視図である。図５は、図２に示す舵角センサのＡ−Ａ断面図である。なお、図５に示す回転リング及び固定リングは断面とせずに側面を示してある。図６は、本実施形態における舵角センサの電気的構成を示すブロック図である。図７は、本実施形態における微信号を示すグラフである。図８は、本実施形態における粗信号を示すグラフである。図９は、本実施形態におけるオーバーサンプリング部、演算機構及びその周辺を示すブロック図である。図１０は、オーバーサンプリング部を持たない場合のブロック図である。図１１は、図９の一対のオーバーサンプリング部を説明するための図である。図１２は、図９の一対の異常データ検出部及び一対の異常データ排除部を説明するための図である。なお、図６に示す符号１０５は、使用時において舵角センサに装着するステアリングシャフトを示す。

図１を参照しながら、舵角センサの設置位置の一例を説明する。舵角センサ１は、車両のハンドル１０１に付属するステアリングコラム１０３の中に内蔵されるのが一般的である。ハンドル１０１には、ハンドル１０１と一体回転するステアリングシャフト１０５（図４参照）が固定してある。舵角センサ１は、ステアリングシャフト１０５のステアリングシャフト回転角度を検出するためのセンサであり、それ自体は回転しないが後述する回転リング７がステアリングシャフト１０５と一体回転するように構成してある。

（舵角センサの概略構造）
図２乃至５を参照しながら、舵角センサの概略構造を説明する。舵角センサ１は、合成樹脂製のケーシング３を備え、ケーシング３が舵角センサ１の主要外観を構成する。ケーシング３は、底部３ａと底部３ａの周縁から起立する周壁部３ｂとから概ね構成してある。ケーシング３は、たとえば、内蔵させるギアの大きさや数等の内部構造の違いや舵角センサ１を取り付ける取付環境等の外部構造の違い等に合わせて様々な形状に形成可能であり、ステアリングシャフト１０５を貫通させるためのシャフト孔４を厚み方向に備えている。シャフト孔４は円形であって、その周縁には、底部３ａから周壁部３ｂと平行に起立する環状の内側リブ３ｃと、内側リブ３ｃの外側で起立する同じく環状の外側リブ３ｄと、を形成してある。外側リブ３ｄは、その一部を切り欠いた形状に形成してあり、切り欠きによって開放した外側リブ３ｄの一端と周壁部３ｂとを連結リブ３ｅにより、開放した外側リブ３ｄの他端と周壁部３ｂとを連結リブ３ｆによりそれぞれ連結してある。さらに、連結リブ３ｅと連結リブ３ｆとの間にも、外側リブ３ｄと周壁部３ｂとを連結する連結リブ３ｇ，３ｈを形成してある。連結リブ３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈは、何れも外側リブ３ｄと同じ高さに形成してある。連結リブ３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈは、外側リブ３ｄ等と相俟って、ケーシング３の補強とともに、その上に載置する支持基板５を下方から支持する役目、ケーシング３の底部３ａと支持基板５との間に後述する従動ギア１２等を収納可能な空間（連結リブ３ｅと連結リブ３ｆ及び周壁部３ｂによって囲まれた空間）を形成する役目等を担っている。なお、符号３ｊ，３ｋは、舵角センサ１を所定箇所に取付可能とするためにケーシング３から側方（周壁部３ｂに対して垂直方向）に突き出させた取付突片を示している。符号３ｐは、支持基板５に搭載された電子部品（図示を省略）等と外部との電気的接続を行うために接続ピン（図示を省略）を収納するためにケーシング３と一体成形して形成した収納体を示している。

支持基板５は、ケーシング３の内部を有効活用するために内部をほぼ占有する形状（大きさ）に形成してある。このため、支持基板５は、ケーシング３より僅かに小さなほぼ相似形に形成してある。支持基板５には、ケーシング３に納めたときにシャフト孔４と同心となる円形の支持孔５ｈを貫通形成してある。支持孔５ｈは、シャフト孔４よりも大径に、かつ、その周縁がケーシング３の外側リブ３ｄ及び連結リブ３ｅ，３ｆの上に、下方から支持させるために載置可能に形成してある。支持基板５を外側リブ３ｄ等の上に載置すると、支持基板５の支持孔５ｈの周縁とケーシング３の内側リブ３ｃとの間（内側リブ３ｃと外側リブ３ｄとの間）に、平面視したときに見える環状空間１０が存在している（図３参照）。図４及び５に示すように支持基板５は、ケーシング３の底部３ａに対向する対向面５ａ（図５の向かって右側となる面）と、対向面５ａとは反対側の面となる取付面５ｂと、を備えている。支持基板５には、取付面５ｂが含む支持孔５ｈ周辺の領域を除き、図６に示す部品を含む各種電子部品を適宜搭載してある。

図２乃至５に基づいて、回転リング７について説明する。回転リング７は、合成樹脂を一体成形によって形成した中空部７ｈを有する環状の部材であって、環状フランジ部７ａと、環状フランジ部７ａの一方の面から起立する環状壁部７ｂと、から概ね構成してある。環状壁部７ｂは、環状フランジ部７ａと同心状に形成してあり、環状フランジ部７ａから起立させてあることから環状フランジ部７ａの外径よりも小さな外径になっている。回転リング７は、中空部７ｈ側に突出する段部７ｃが形成してある（図４参照）。段部７ｃは、次に述べる固定リング９を嵌め込んだときの抜け止めを、その主な役目とする。固定リング９は、ステアリングシャフト１０５と回転リング７とを可逆に連動回転させるための固定部材であって、両者間に介在可能、かつ、両者に対して着脱自在に構成してある。環状壁部７ｂの環状フランジ部７ａから見た先端部外周面には、回転リング７を主動ギアとして機能させるためのギア部７ｇを形成してある。環状壁部７ｂおよび主動ギア７ｇは支持基板５の支持孔５ｈ周縁とケーシング３の内側リブ３ｃとの間にある環状空間１０に差込可能に構成してある。環状空間１０に差し込んだ環状壁部７ｂ及び主動ギア７ｇが、支持孔５ｈ周縁（外側リブ３ｄ）と内側リブ３ｃに対して、同じく円周方向に回転可能であることは言うまでもない。

（従動ギア・微信号測定機構の構造）
図２乃至６を参照しながら、従動ギアと微信号測定機構について説明する。従動ギア１２は、ケーシング３の底部３ａから起立させた支持ピン１２ｐ（図３参照）を軸として回転可能、かつ、主動ギア７ｇと噛み合い可能に設けてある。本実施形態における主動ギア７ｇと従動ギア１２との増速比は、概ね１：３前後に設定してある。

微信号測定機構１５は、測定用小径ギア１７と、測定用小径ギア１７と噛み合って従動回転する測定用従動ギア１９と、測定用従動ギア１９同軸で一体回転する円盤磁石２１（図３、６参照）と、円盤磁石２１の磁界を検知するためのホール素子３３，３５を含む検知回路３１と、により概ね構成してある。ホール素子３３およびホール素子３５は、回転する円盤磁石２１が発する磁界を検知するために、円盤磁石２１（測定用従動ギア１９）の中心を共通の中心とする円周上にほぼ９０度ずらした位置に配してある。測定用小径ギア１７は、従動ギア１２と同軸一体に設けてあり、支持ピン１２ｐを軸として従動ギア１２と一体回転可能に構成してある。

微信号測定機構１５からホール素子３３，３５を介して演算機構に入力される信号は、ステアリングシャフト１０５が、０度〜３６０度の範囲におけるステアリングシャフト回転角度を示す微信号と呼ばれている。なお、微信号検出は、上記機構による方式以外の検出方式によっても可能であり、そのような検出方式として、たとえば、ＭＲ素子、可変抵抗器を用いたものがある。

（検知回路・粗信号測定機構）
図６に示すように、検知回路３１は、上述したホール素子３３およびホール素子３５のほか、角度変換回路３７及びＭＰＵ３９、リセットＩＣ４１、Ｅ^２ＰＲＯＭ４３、ＣＡＮトランシーバー４４及び粗信号測定機構４５を含めて構成してある。角度変換回路３７は、ホール素子３３，３５から得た位相違いの検知信号を合成角度に変換するための回路である（図７参照）。

ＭＰＵ３９は、舵角センサ１全体の制御のほか、後述するように演算機構として機能する。リセットＩＣ４１は、ＭＰＵ３９の暴走防止を行うためのＩＣである。Ｅ^２ＰＲＯＭ４３は、たとえば、主動ギア７ｇと従動ギア１２との噛み合いにおいて生じるバックラッシに基づく位相ずれを補正するための補正値を記憶するための装置である。ＣＡＮトランシーバー４４は、ステアリングシャフト１０５のステアリングシャフト回転角度を示す信号を外部へ出力するための通信機能を担っている。

粗信号測定機構４５は、ステアリングシャフト１０５（図４参照）がどちらの方向（時計方向、反時計方向）に何回転したか検出するための検知部材或いは検知機構等であって、そのような検知が可能であれば採用する部材や機構に何ら制限はないが、比較的低価格であり安定した動作が期待できるため本実施形態ではポテンショメータを採用した。ポテンショメータは、回転させることによりその回転角に略比例した信号を出力する。粗信号測定機構４５が出力する信号は、一般に、粗信号とも呼ばれ、ステアリングシャフト１０５の回転角度を特定するためのものである。本実施形態における粗信号測定機構４５の出力信号は、図８に示すような略直線状の特性を示す。すなわち、本実施形態におけるステアリングシャフト１０５は、後述するように４回転するように構成してあるが、この４回転の間に粗信号測定機構４５が１回転するように構成してある。粗信号測定機構４５の回転は、１回転に限る必要は必ずしもなく、状況に応じて複数回転するように構成してもよい。粗信号測定機構４５は、その周囲にギア部４５ｇを備え、次に述べる機構によって回転させられる。すなわち、まず、測定用従動ギア１９の回転については、既に説明したとおりであるが、測定用従動ギア１９には、これと同軸一体回転する伝達用小径ギア２０を設けてある。伝達用小径ギア２０は、図３に示す測定用従動ギア１９の裏側に位置するため、同図において破線で示してある。伝達用小径ギア２０は、原車として支持ピン２３ｐによって回転可能に支持された中間大径ギア２３と噛み合いこれを回転させるように構成してある。伝達用小径ギア２０の従車として回転する中間大径ギア２３は、これと同軸一体の中間小径ギア２５を一体回転させ、中間小径ギア２５はこれと噛み合うギア部４５ｇ、すなわち、粗信号測定機構４５を回転させるようになっている。上記構成によって出力される粗信号と、前述した０度〜３６０度の範囲の角度を示す微信号（以下、微信号に係る回転を「微回転」という）と、を組み合わせることによって、ステアリングシャフト１０５の回転角度を検知することができる。

粗信号と微信号との関係を、具体例を挙げながら説明する。ここで、ステアリングシャフト１０５が、時計回り反時計回り７２０度ずつ（−７２０度〜＋７２０度）回転可能であるとする。時計回り終端から反時計回り終端までに、４．０回転（７２０度×２÷３６０度）することになる。さらに、上記４回の回転のうちの１の回転中における回転角度（微回転の回転角度）を、たとえば、時計回り１５度（＋１５度）とする。微信号があればステアリングシャフト１０５が、＋１５度回転した状態にあることは分かるが、この＋１５度は上記４回の回転のうちいずれの回転中における微回転＋１５度なのかまでは分からない。４回の回転のうち１回目の回転の３６０度における微回転＋１５度なのか、それとも、同じく２回目の回転における３６０度中の微回転＋１５度なのか、区別がつかない。そこで、粗信号と微信号とを併せることによって、４回の回転のうちいずれの回転中における何度の微回転なのかを的確に判断ができるように構成した。

（ステアリングシャフトの絶対角度の測定）
図９及び１０を参照して、微信号と粗信号とを併用してステアリングシャフト１０５のステアリングシャフト回転角度（絶対角度）を測定する流れについて説明する。測定精度をできるだけ高くするために本実施形態では、微信号測定機構１５からホール素子３３，３５を介して得る微信号と、粗信号測定機構（ポテンショメータ）４５から得る粗信号とは、次のとおり処理されるようになっている。また、併せて、角度変換回路３７及びＭＰＵ３９の具体的構造も説明する。すなわち、角度変換回路３７は、ホール素子３３，３５を介して得る微信号に係る２つの位相の異なるアナログ量をディジタル量に変換するＡ／Ｄ変換部３７−１と、２つの位相の異なるディジタル量から微信号（合成角度）に合成する角度合成部３７−２と、を備えている。なお、微信号の測定機構には、上記Ａ／Ｄ変換部３７−１、角度合成部３７−２とオーバーサンプリング部３８−２ａとが含まれ、粗信号の測定機構には、Ａ／Ｄ変換部３８−１とオーバーサンプリング部３８−２ａとが含まれる。

演算機構として機能するＭＰＵ３９は、微信号の処理を行う微信号処理系と、粗信号の処理を行う粗信号処理系と、微信号処理系及び粗信号処理系が共有する絶対角度演算変換部３９−９と、粗信号処理系にのみ設けたＡ／Ｄ変換部３８−１と、から概ね構成してある。Ａ／Ｄ変換部３８−１は、粗信号測定機構４５が出力する粗信号（アナログ量）をディジタル量に変換する機能を有している。以下、微信号処理系（粗信号処理系）、絶対角度演算変換部の順で説明する。なお、粗信号と微信号の違いはあるものの粗信号処理系の構成と微信号処理系のそれとの間に異なる点はない。したがって、微信号処理系の構成を説明するにあたって、微信号処理のための構成部材に該当する粗信号処理のための構成部材名等を、次項において微信号処理のための構成部材名等の後に記す括弧書きの中に記すにとどめ、可能な範囲において粗信号処理のための構成部材についての説明を省略する。

すなわち、ＭＰＵ３９（演算機構）は、微信号処理系（粗信号処理系）として、平均角度算出処理部３９−４ａ（平均角度算出処理部３９−４ｂ）と、異常データ検出部３９−５ａ（異常データ検出部３９−５ｂ）と、異常データ排除部３９−６ａ（異常データ排除部３９−６ｂ）と、データ補間処理部３９−７ａ（データ補間処理部３９−７ｂ）と、補間済み微信号出力部３９−８ａ（補間済み粗信号処理部３９−８ｂ）と、を備えている。微信号処理系と粗信号処理系、両処理系にオーバーサンプリング部を設けたのは、より高精度が求められる微信号についてオーバーサンプリングするだけでなく、粗信号についてもオーバーサンプリングすることにより、舵角センサ１の精度を飛躍的に高めることができるからである。以下、微信号処理系についてのみ説明する。

オーバーサンプリング部３８−２ａは、角度合成部３７−２から得る微信号について、図１１に示すように、時刻ｔ_ｎ−１〜ｔ_ｎの間で、通常１回の測定（ｔ_ｎ軸上の「△」位置での１回の測定）データを求めるところ、常時８回の測定（ｔ_ｎ−１〜ｔ_ｎ間の「○」位置での８回の測定、８倍オーバーサンプリング）データを求める、超過測定データ（微信号超過測定データ）を獲得する機能を有している。本実施形態におけるオーバーサンプリングは、上述したように、通常サンプリングの８倍に設定してある。この設定は、度重なる評価実験の結果得られたもので、必要に応じて設定を変更することを妨げるものではない。尚、時刻ｔ_ｎ〜ｔ_ｎ＋１間でも同様の処理を行っている。

平均角度算出処理部３９−４ａは、オーバーサンプリング部３８−２ａから得た微信号測定データから平均角度Ｘｍを算出処理する機能を有している。異常データ検出部３９−５ａは、微信号測定データの平均角度Ｘｍのうち、所定範囲を逸脱した異常データを検出する機能を有している。異常データ排除部３９−６ａは、異常データ検出部３９−５ａが検出した異常データを排除する機能を有している。データ補間処理部３９−７ａは、測定データから異常データの代わりに選択したデータを補間する機能を有している。補間済み微信号出力部３９−８ａは、補間済み微信号を出力する機能を有している。

異常データ検出部３９−５ａは、検出信号の実測値から成るサンプリング曲線（図１１）を受け、粗信号及び微信号のそれぞれについて、異常データの検出を行う。測定データが、平均値Ｘｍの上限Ｘｍ＋ε及び下限Ｘｍ−εの範囲（所定範囲）を逸脱した場合のサンプリング曲線を図１２に示す。その結果、サンプリング曲線の突出部分が、異常データ検出部３９−５ａによって検出され、検出された異常データは、異常データ排除部３９−６ａによって排除される。微信号処理系の構成は上述したとおりであるが、微信号処理系と粗信号処理系とは、微信号と粗信号の違いこそあれ基本的に同じ機能を有している。この点は前述したとおりである。したがって、上記微信号処理系についての説明は、微信号の代わりに粗信号とすることで、そのまま粗信号処理系にも該当する。

補間手法として、平均データによるものがある。すなわち、異常データの実測値が所定範囲の上限Ｘｍ＋ε及びＸｍ―εを逸脱した場合、データ補間処理部３９−７ａ（データ補間処理部３９−７ｂ）は、異常データの発生時刻をｔiとすると、直前のｔi−１及び直後のｔi＋１のデータの平均値（ｔi−１のデータ＋直後のｔi＋１のデータ）／２で簡単に演算して即座に補間することが可能である。このようにして、予測値の予測関数（ｙ＝ａｘ＋ｂの一次関数（ａ、ｂは、定数で、横軸ｘは時間、縦軸ｙは角度））が、サンプリング曲線を補間する結果、非常に高精度のデータが測定されることになる。

絶対角度演算変換部３９−９は、補間済み微信号出力部３９−８ａが出力する補間済み微信号と、補間済み粗信号出力部３９−８ｂが出力する補間済み粗信号を演算し、この演算結果に基づいてステアリングシャフトの絶対角度を演算する機能を有している。すなわち、補間済み微信号及び補間済み粗信号は、いずれも絶対角度演算変換部３９−９に入力され、そこで両信号は、ステアリングシャフトの絶対角度に変換される。演算されたステアリングシャフト回転角度は、ＴＸラインを介してＣＡＮトランシーバー４４に送出される。

本発明の実施形態における舵角センサは、上述した実施例に限定されず、様々な変形・修正が考えられる。例えば、測定データの補間の際、予想値の予測関数が、一次関数の直線で近似するのに限定されず、予測関数が、２次以上の多項式の曲線に近似して補間しても良い。この場合、異常データの個数が多いときに有益で、最小二乗法やスプライン近似等により、予想値の予測関数（近似関数）を求めて補間されたサンプリング曲線を得ることにより、高精度化を図ることも可能である。

本実施形態における舵角センサの取付位置の概略を示すための斜視図である。本実施形態における舵角センサの平面図である。図２に示す舵角センサの支持基板を取り外した状態の平面図である。本実施形態における舵角センサの分解斜視図である。図２に示す舵角センサのＡ−Ａ断面図である。本実施形態における舵角センサの電気的構成を示すブロック図である。本実施形態における微信号を示すグラフである。本実施形態における粗信号を示すグラフである。本実施形態におけるオーバーサンプリング部、演算機構及びその周辺を示すブロック図である。図１０は、オーバーサンプリング部を持たない場合のブロック図である。図９の一対のオーバーサンプリング部を説明するための図である。図９の一対の異常データ検出部及び一対の異常データ排除部を説明するための図である。

１舵角センサ
３ケーシング
３ａ底部
３ｂ周壁部
３ｃ内側リブ
３ｄ外側リブ
３ｅ，３ｆ，３ｇ，３ｈ連結リブ
３ｊ，３ｋ取付突片
３ｐ収納体
４シャフト孔
５支持基板
５ａ対向面
５ｂ取付面
５ｃ摺動面
５ｈ支持孔
７回転リング
７ａ環状フランジ部
７ｂ環状壁部
７ｃ段部
７ｇ主動ギア（ギア部）
７ｈ中空部
９固定リング
１０環状空間
１２従動ギア
１２ｐ支持ピン
１５微信号測定機構
１７測定用小径ギア
１９測定用従動ギア
２１円盤磁石
３１検知回路
３３，３５微信号測定機構（ホール素子）
３７角度変換回路（演算機構）
３９ＭＰＵ（演算機構）
３９−３ａ，３９−３ｂオーバーサンプリング部
３９−７ａ，３９−７ｂデータ補間処理部
４１リセットＩＣ
４３Ｅ^２ＰＲＯＭ（記憶手段）
４４ＣＡＮトランシーバー
４５粗信号測定機構（ポテンショメータ）
１０１ハンドル
１０３ステアリングコラム
１０５ステアリングシャフト

Claims

ステアリングシャフトに取り付け、当該ステアリングシャフトの絶対角度を測定するための舵角センサであって、
所定回転数回転するステアリングシャフトの回転角度を測定して粗信号を出力する粗信号測定機構及び微信号を出力する微信号測定機構と、
粗信号測定データ及び微信号測定データに基づいて当該ステアリングシャフトの絶対角度を演算する演算機構と、
当該微信号測定機構に含まれ微信号から複数回の超過測定を行う、オーバーサンプリング部と、
を備え、
当該演算機構は、当該微信号測定機構に含まれるオーバーサンプリング部の超過測定による複数の測定データのうち、所定範囲を逸脱した異常データを検出・排除する異常データ検出・排除部と、当該複数の測定データの中から排除した異常データの直前及び直後の測定データの平均値を算出するとともに、当該平均値を、当該排除した異常データの代わりに補間するデータ補間処理部と、を含めて構成してある
ことを特徴とする舵角センサ。
前記粗信号測定機構に含まれ粗信号から複数回の超過測定を行う、オーバーサンプリング部を、さらに備え、
前記演算機構は、当該粗信号測定機構に含まれるオーバーサンプリング部の超過測定による複数の測定データのうち、所定範囲を逸脱した異常データを検出・排除する異常データ検出・排除部と、当該複数の測定データの中から排除した異常データの直前及び直後の測定データの平均値を算出するとともに、当該平均値を、当該排除した異常データの代わりに補間するデータ補間処理部と、を含めて構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の舵角センサ。