JP4832189B2

JP4832189B2 - Rudder angle sensor

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: CN101101222A; JP2008014694A; CN100588910C

Abstract

There is provided a rudder angle sensor with higher accuracy. The rudder angle sensor is a sensor attached to a steering shaft 105 for measuring an absolute angle of the steering shaft 105 and includes: a coarse signal measuring mechanism 45 and a fine signal measuring mechanism 15 which measure a rotation angle of the steering shaft 105 which rotates a predetermined number of times, the coarse signal measuring mechanism 45 outputting a coarse signal and the fine signal measuring mechanism 15 outputting a fine signal; and a calculating mechanism 39 which calculates the absolute angle of the steering shaft 105 based on coarse signal measurement data and fine signal measurement data converted from the coarse signal and the fine signal respectively, wherein the calculating mechanism 39 is constituted by including an abnormal data detecting and eliminating unit which detects and eliminates abnormal data deviating from a predetermined range from the measurement data. Accordingly, accuracy in detection of a rotation angle of a main drive gear (steering shaft) becomes higher. Thus, increase in accuracy of the rudder angle sensor is realized.

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。 The present invention relates to a rudder angle sensor that detects a rotation angle of a main drive gear (steering shaft) mounted on a vehicle such as an automobile.

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） Conventionally known steering angle sensors (hereinafter referred to as “first conventional sensors” as appropriate) include those described in Patent Document 1, for example. A conventional rudder angle sensor includes a first gear that rotates in conjunction with a main driving gear (steering shaft), and a second gear that rotates at a faster speed than the first gear that operates in conjunction with the first gear. It is configured to include. The first conventional sensor is required to detect the rotation angle of the steering shaft with high accuracy, and a third gear that meshes with the first gear is provided as means for achieving the detection.
Japanese Patent Laying-Open No. 2004-198287 (see paragraph 0016 and FIG. 3)

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） A rudder angle sensor described in Patent Document 2 (hereinafter referred to as “second conventional sensor” as appropriate) detects a front wheel rudder angle (steering shaft rotation angle) of a four-wheel steered vehicle and detects the detected front wheel rudder. This is for determining a target rear wheel steering angle for rear wheel steering in accordance with the angle. The second conventional sensor is a weighted average value of the front wheel steering angles sampled at a predetermined time interval and sampled from a predetermined time to the present so as not to affect the detected slight fluctuation of the front wheel steering angle. The target rear wheel rudder angle is calculated based on the above. As a reason for adopting the above configuration, Patent Document 2 describes that even if the detected front wheel rudder angle slightly fluctuates, this slight variation does not affect the weighted average value.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-25349 (see paragraphs 0010 to 0020 and Equation 3)

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。 However, it goes without saying that high accuracy is required for the rudder angle sensor, and there are various reasons for hindering the high accuracy. For example, drifts such as temperature and humidity may occur in electrical components including a steering angle sensor due to changes in the surrounding environment in which an automobile is used. In that case, the adverse effect due to the drift may become abnormal data and reach the detection accuracy. The abnormal data cannot be eliminated only by the combination of gears used by the first conventional sensor. Further, even if the steering angle is detected by the weighted average value of the sampled front wheel steering angles employed by the second conventional sensor, the abnormal data cannot be excluded. This is because the second conventional sensor is only for eliminating the influence of slight fluctuations in the front wheel rudder angle.

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。 Therefore, a problem to be solved by the present invention is to provide a steering angle sensor with higher accuracy by preventing a decrease in accuracy of rotation angle detection based on detection of abnormal data.

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。 The inventor who has advanced the development to solve the above-mentioned problems obtains the measurement data of the coarse signal and the fine signal, and further, usually performs only one measurement at a predetermined time interval. It was thought that the detection of the steering shaft rotation angle would be made more accurate by performing over-measurement data acquisition and eliminating abnormal data deviating from a predetermined range from the acquired data. The present invention has been made from the above viewpoint. The detailed contents of the configuration will be described in the following section. It should be noted that the definitions of terms used in the description of the invention according to any claim shall be applied to the inventions according to other claims to the extent possible in nature.

（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。 (Characteristics of the invention of claim 1)
A rudder angle sensor according to the first aspect of the present invention (hereinafter referred to as “the rudder angle sensor of claim 1” as appropriate) is a sensor that is attached to a steering shaft and measures an absolute angle of the steering shaft. Specifically, the rotation angle of the steering shaft that rotates a predetermined number of revolutions is measured, the coarse signal measurement mechanism that outputs the coarse signal, the fine signal measurement mechanism that outputs the fine signal, the coarse signal measurement data, and the fine signal measurement data. A calculation mechanism that calculates the absolute angle of the steering shaft based on the above , an oversampling unit that is included in the fine signal measurement mechanism and performs multiple excess measurements from the fine signal;
The calculation mechanism includes an abnormal data detection / exclusion unit that detects and eliminates abnormal data that deviates from a predetermined range among a plurality of measurement data obtained by overmeasurement of the oversampling unit included in the fine signal measurement mechanism , A data interpolation processing unit that calculates an average value of measurement data immediately before and after the abnormal data excluded from the plurality of measurement data, and interpolates the average value instead of the excluded abnormal data; Configured.

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。 According to the steering angle sensor of the first aspect, the coarse signal measuring mechanism outputs the coarse signal, and the fine signal measuring mechanism outputs the fine signal. Upon receiving the coarse signal and the fine signal, the calculation mechanism calculates the absolute angle of the steering shaft based on both signals. The abnormal data detection / exclusion unit included in the calculation mechanism detects abnormal data that deviates from a predetermined range in the measurement data, and excludes the detected abnormal data. Detection and elimination of abnormal data greatly contributes to a dramatic improvement in absolute angle accuracy. In other words, the abnormal data exclusion eliminates adverse effects on the absolute angle of the steering shaft that would otherwise have occurred, so that the accuracy of the absolute angle is improved. Here, since the fine signal measurement mechanism performs oversampling that performs multiple overmeasurements from the fine signal, the accuracy can be further improved. As a result of eliminating the abnormal data, missing data occurs in the data obtained by the measurement. However, if the missing data is left as it is, the sampling accuracy is reduced by the amount of missing data. Therefore, the data interpolation processing unit supplements the average value obtained by averaging the data before and after the missing data by the amount lost by the exclusion, so that the effect of oversampling can be maximized. The average value is used as the data to be interpolated, because the average value is the average value of the data distributed over a very short time interval in the continuous data sequence, so it is more actual than the fictitious data. This is because it is considered that the accuracy is higher, that is, higher accuracy.

（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。 (Characteristics of the invention described in claim 2)
The rudder angle sensor according to the second aspect of the invention (hereinafter referred to as “the rudder angle sensor of the second aspect” as appropriate) is provided with the basic configuration of the rudder angle sensor of the first aspect, and then the coarse signal measurement. An oversampling unit that performs multiple over measurements from the coarse signal included in the mechanism is further provided, and the calculation mechanism includes a plurality of pieces of measurement data by the overmeasurement of the oversampling unit included in the coarse signal measurement mechanism, Abnormal data detection / exclusion unit that detects and eliminates abnormal data that deviates from the predetermined range, and calculates the average value of the measurement data immediately before and after the abnormal data excluded from the plurality of measurement data, and the average value Including a data interpolation processing unit for performing interpolation instead of the excluded abnormal data .

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。 According to the steering angle sensor of the second aspect, in addition to the operation and effect of the steering angle sensor of the first aspect, the coarse signal measurement mechanism performs oversampling that performs multiple overmeasurements from the coarse signal. The accuracy can be improved. As a result of eliminating the abnormal data, missing data occurs in the data obtained by the measurement. However, if the missing data is left as it is, the sampling accuracy is reduced by the amount of missing data. Therefore, the data interpolation processing unit supplements the average value obtained by averaging the data before and after the missing data by the amount lost by the exclusion, so that the effect of oversampling can be maximized. The average value is used as the data to be interpolated, because the average value is the average value of the data distributed over a very short time interval in the continuous data sequence, so it is more actual than the fictitious data. This is because it is considered that the accuracy is higher, that is, higher accuracy. The coarse signal as well as the fine signal may include abnormal data. If included, such abnormal data may adversely affect the absolute angle of the steering shaft. Therefore, by eliminating together also abnormal data according to the coarse signal and Tsu FIG highly accurate absolute angle.

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。 According to the rudder angle sensor according to the present invention, it is possible to prevent a decrease in accuracy based on abnormality data detection at the time of steering shaft rotation angle detection, and to provide a higher accuracy rudder angle sensor.

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。 The best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “the present embodiment”) will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view illustrating an outline of a mounting position of a rudder angle sensor in the present embodiment. FIG. 2 is a plan view of the rudder angle sensor in the present embodiment. FIG. 3 is a plan view of the steering angle sensor shown in FIG. 2 with the support substrate removed. FIG. 4 is an exploded perspective view of the rudder angle sensor in the present embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view of the rudder angle sensor shown in FIG. In addition, the rotating ring and the fixed ring shown in FIG. FIG. 6 is a block diagram showing an electrical configuration of the rudder angle sensor in the present embodiment. FIG. 7 is a graph showing a fine signal in the present embodiment. FIG. 8 is a graph showing a rough signal in the present embodiment. FIG. 9 is a block diagram illustrating the oversampling unit, the calculation mechanism, and the periphery thereof in the present embodiment. FIG. 10 is a block diagram when no oversampling unit is provided. FIG. 11 is a diagram for explaining the pair of oversampling units in FIG. 9. FIG. 12 is a diagram for explaining the pair of abnormal data detection units and the pair of abnormal data exclusion units in FIG. 9. In addition, the code | symbol 105 shown in FIG. 6 shows the steering shaft with which a steering angle sensor is mounted | worn at the time of use.

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。 An example of the installation position of the steering angle sensor will be described with reference to FIG. The rudder angle sensor 1 is generally built in a steering column 103 attached to the steering wheel 101 of the vehicle. A steering shaft 105 (see FIG. 4) that rotates integrally with the handle 101 is fixed to the handle 101. The steering angle sensor 1 is a sensor for detecting the steering shaft rotation angle of the steering shaft 105, and is configured so that a rotation ring 7 described later rotates integrally with the steering shaft 105, although it does not rotate itself.

（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。 (Schematic structure of rudder angle sensor)
The schematic structure of the rudder angle sensor will be described with reference to FIGS. The rudder angle sensor 1 includes a synthetic resin casing 3, and the casing 3 constitutes the main appearance of the rudder angle sensor 1. The casing 3 is generally composed of a bottom portion 3a and a peripheral wall portion 3b rising from the periphery of the bottom portion 3a. The casing 3 can be formed in various shapes in accordance with, for example, the difference in the internal structure such as the size and number of gears to be incorporated, the difference in the external structure such as the mounting environment to which the steering angle sensor 1 is attached, and the like. Is provided in the thickness direction. The shaft hole 4 is circular, and an annular inner rib 3c that rises in parallel with the peripheral wall 3b from the bottom 3a and an annular outer rib 3d that stands on the outside of the inner rib 3c are formed on the periphery thereof. It is. The outer rib 3d is formed in a shape in which a part thereof is cut out. One end of the outer rib 3d opened by the notch and the peripheral wall portion 3b are connected to the other end of the outer rib 3d and the peripheral wall by the connecting rib 3e. The part 3b is connected to each other by a connecting rib 3f. Further, connecting ribs 3g and 3h for connecting the outer rib 3d and the peripheral wall portion 3b are formed between the connecting rib 3e and the connecting rib 3f. The connecting ribs 3e, 3f, 3g, 3h are all formed at the same height as the outer rib 3d. The coupling ribs 3e, 3f, 3g, and 3h, together with the outer ribs 3d and the like, serve to reinforce the casing 3 and support the support substrate 5 placed thereon from below, and support the bottom 3a of the casing 3 It plays a role of forming a space (a space surrounded by the connecting rib 3e, the connecting rib 3f, and the peripheral wall portion 3b) in which a driven gear 12 and the like described later can be accommodated between the substrate 5 and the like. Reference numerals 3j and 3k denote mounting protrusions protruding sideways (perpendicular to the peripheral wall portion 3b) from the casing 3 so that the rudder angle sensor 1 can be mounted at a predetermined location. Reference numeral 3p is formed by integrally molding with the casing 3 in order to store connection pins (not shown) for electrical connection between an electronic component (not shown) mounted on the support substrate 5 and the like. The storage body is shown.

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。 The support substrate 5 is formed in a shape (size) that substantially occupies the inside of the casing 3 in order to effectively use the inside of the casing 3. For this reason, the support substrate 5 is formed in a substantially similar shape that is slightly smaller than the casing 3. A circular support hole 5 h that is concentric with the shaft hole 4 when being accommodated in the casing 3 is formed through the support substrate 5. The support hole 5h has a diameter larger than that of the shaft hole 4, and the periphery thereof is formed on the outer rib 3d and the connecting ribs 3e and 3f of the casing 3 so as to be supported from below. When the support substrate 5 is placed on the outer rib 3d or the like, a plan view is formed between the peripheral edge of the support hole 5h of the support substrate 5 and the inner rib 3c of the casing 3 (between the inner rib 3c and the outer rib 3d). There is an annular space 10 that can be seen (see FIG. 3). As shown in FIGS. 4 and 5, the support substrate 5 has a facing surface 5 a (a surface on the right side in FIG. 5) facing the bottom 3 a of the casing 3 and a mounting surface on the opposite side of the facing surface 5 a. 5b. Various electronic components including the components shown in FIG. 6 are appropriately mounted on the support substrate 5 except for the region around the support hole 5h included in the mounting surface 5b.

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。 The rotating ring 7 will be described with reference to FIGS. The rotating ring 7 is an annular member having a hollow portion 7h formed by synthetic molding of a synthetic resin, and generally includes an annular flange portion 7a and an annular wall portion 7b that stands from one surface of the annular flange portion 7a. It is configured. The annular wall portion 7b is formed concentrically with the annular flange portion 7a, and has an outer diameter smaller than the outer diameter of the annular flange portion 7a because it is raised from the annular flange portion 7a. The rotating ring 7 has a stepped portion 7c that protrudes toward the hollow portion 7h (see FIG. 4). The stepped portion 7c has a main role as a stopper when the fixing ring 9 described below is fitted. The fixing ring 9 is a fixing member for reversibly interlockingly rotating the steering shaft 105 and the rotating ring 7, and can be interposed between them and can be attached to and detached from both. A gear portion 7g for causing the rotating ring 7 to function as a main driving gear is formed on the outer peripheral surface of the tip portion viewed from the annular flange portion 7a of the annular wall portion 7b. The annular wall portion 7b and the main driving gear 7g are configured to be able to be inserted into the annular space 10 between the periphery of the support hole 5h of the support substrate 5 and the inner rib 3c of the casing 3. Needless to say, the annular wall portion 7b and the main driving gear 7g inserted into the annular space 10 can also rotate in the circumferential direction with respect to the peripheral edge of the support hole 5h (outer rib 3d) and the inner rib 3c.

（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。 (Structure of driven gear and fine signal measurement mechanism)
The driven gear and the fine signal measuring mechanism will be described with reference to FIGS. The driven gear 12 is provided so as to be rotatable about a support pin 12p (see FIG. 3) erected from the bottom 3a of the casing 3 and to be able to mesh with the main driving gear 7g. The speed increasing ratio between the main driving gear 7g and the driven gear 12 in this embodiment is set to approximately 1: 3.

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。 The fine signal measuring mechanism 15 includes a measuring small-diameter gear 17, a measuring driven gear 19 that meshes with the measuring small-diameter gear 17, and a disk magnet 21 that rotates integrally with the measuring driven gear 19 coaxially (FIGS. 3 and 6). And a detection circuit 31 including Hall elements 33 and 35 for detecting the magnetic field of the disk magnet 21. The Hall element 33 and the Hall element 35 are shifted by approximately 90 degrees on the circumference having the center of the disk magnet 21 (measurement driven gear 19) as a common center in order to detect the magnetic field generated by the rotating disk magnet 21. It is placed in the position. The measuring small-diameter gear 17 is provided coaxially with the driven gear 12 and is configured to be rotatable integrally with the driven gear 12 about the support pin 12p.

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。 A signal input from the fine signal measuring mechanism 15 to the calculation mechanism via the Hall elements 33 and 35 is called a fine signal indicating that the steering shaft 105 indicates the steering shaft rotation angle in the range of 0 degrees to 360 degrees. Note that the fine signal detection can be performed by a detection method other than the method using the above-described mechanism. As such a detection method, for example, an MR element or a variable resistor is used.

（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）。 (Detection circuit / rough signal measurement mechanism)
As shown in FIG. 6, the detection circuit 31 includes the angle conversion circuit 37 and the MPU 39, the reset IC 41, the E ² PROM 43, the CAN transceiver 44, and the coarse signal measurement mechanism 45 in addition to the Hall element 33 and the Hall element 35 described above. It is configured. The angle conversion circuit 37 is a circuit for converting the phase difference detection signal obtained from the Hall elements 33 and 35 into a combined angle (see FIG. 7).

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。 The MPU 39 functions as an arithmetic mechanism as will be described later, in addition to the control of the entire steering angle sensor 1. The reset IC 41 is an IC for preventing the MPU 39 from running away. The E ² PROM 43 is a device for storing a correction value for correcting, for example, a phase shift based on backlash that occurs when the main driving gear 7g and the driven gear 12 are engaged with each other. The CAN transceiver 44 has a communication function for outputting a signal indicating the steering shaft rotation angle of the steering shaft 105 to the outside.

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。 The coarse signal measuring mechanism 45 is a detection member or a detection mechanism for detecting how many directions (clockwise or counterclockwise) the steering shaft 105 (see FIG. 4) is rotated. If possible, there are no restrictions on the members and mechanisms employed, but a potentiometer is used in this embodiment because it is relatively inexpensive and can be expected to operate stably. The potentiometer outputs a signal substantially proportional to its rotation angle by rotating. The signal output from the coarse signal measuring mechanism 45 is generally called a coarse signal, and is for specifying the rotation angle of the steering shaft 105. The output signal of the coarse signal measuring mechanism 45 in the present embodiment exhibits a substantially linear characteristic as shown in FIG. That is, the steering shaft 105 in the present embodiment is configured to rotate four times as described later, but the coarse signal measuring mechanism 45 is configured to rotate once during the four rotations. The rotation of the coarse signal measuring mechanism 45 is not necessarily limited to one rotation, and may be configured to perform a plurality of rotations depending on the situation. The coarse signal measuring mechanism 45 includes a gear portion 45g around it and is rotated by a mechanism described below. That is, first, the rotation of the measurement driven gear 19 is as described above, but the measurement driven gear 19 is provided with a transmission small-diameter gear 20 that rotates coaxially therewith. Since the transmission small-diameter gear 20 is located on the back side of the measurement driven gear 19 shown in FIG. 3, it is indicated by a broken line in FIG. The transmission small-diameter gear 20 is configured to mesh with and rotate the intermediate large-diameter gear 23 that is rotatably supported by a support pin 23p as an original vehicle. The intermediate large-diameter gear 23 that rotates as a follower of the transmission small-diameter gear 20 integrally rotates the intermediate small-diameter gear 25 that is coaxially integrated with the intermediate small-diameter gear 25, and the intermediate small-diameter gear 25 meshes with the gear portion 45g, that is, the coarse signal measuring mechanism. 45 is rotated. By combining the coarse signal output by the above-described configuration with the fine signal indicating the angle in the range of 0 to 360 degrees (hereinafter referred to as “fine rotation”), the steering shaft 105 is combined. Can be detected.

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。 The relationship between the coarse signal and the fine signal will be described with a specific example. Here, it is assumed that the steering shaft 105 is rotatable counterclockwise by 720 degrees (−720 degrees to +720 degrees). From the clockwise end to the counterclockwise end, 4.0 rotations (720 degrees × 2 ÷ 360 degrees) are required. Furthermore, the rotation angle (rotation angle of fine rotation) during one of the four rotations is set to 15 degrees clockwise (+15 degrees), for example. If there is a fine signal, it can be understood that the steering shaft 105 is rotated by +15 degrees, but it is not known which +15 degrees is the fine rotation +15 degrees during the four rotations. Of the four rotations, it is indistinguishable whether it is a fine rotation +15 degrees at 360 degrees of the first rotation or a fine rotation +15 degrees at 360 degrees in the second rotation. Therefore, by combining the coarse signal and the fine signal, the number of fine rotations in any of the four rotations can be accurately determined.

（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。 (Measurement of absolute angle of steering shaft)
With reference to FIGS. 9 and 10, the flow of measuring the steering shaft rotation angle (absolute angle) of the steering shaft 105 using both the fine signal and the coarse signal will be described. In this embodiment, in order to make the measurement accuracy as high as possible, the fine signal obtained from the fine signal measurement mechanism 15 via the Hall elements 33 and 35 and the coarse signal obtained from the coarse signal measurement mechanism (potentiometer) 45 are as follows. To be processed. In addition, the specific structures of the angle conversion circuit 37 and the MPU 39 will also be described. In other words, the angle conversion circuit 37 includes an A / D conversion unit 37-1 that converts two analog quantities having different phases related to a fine signal obtained through the Hall elements 33 and 35 into digital quantities, and two digital signals having different phases. And an angle synthesizer 37-2 that synthesizes the signal into a fine signal (synthesis angle). The fine signal measurement mechanism includes the A / D conversion unit 37-1, the angle synthesis unit 37-2, and the oversampling unit 38-2a. The coarse signal measurement mechanism includes an A / D conversion. A part 38-1 and an oversampling part 38-2a are included.

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。 The MPU 39 functioning as an arithmetic mechanism includes a fine signal processing system for processing a fine signal, a coarse signal processing system for processing a coarse signal, and an absolute angle calculation conversion unit 39 shared by the fine signal processing system and the coarse signal processing system. -9 and an A / D conversion unit 38-1 provided only in the coarse signal processing system. The A / D conversion unit 38-1 has a function of converting the coarse signal (analog quantity) output from the coarse signal measurement mechanism 45 into a digital quantity. Hereinafter, the fine signal processing system (coarse signal processing system) and the absolute angle calculation conversion unit will be described in this order. Although there is a difference between the coarse signal and the fine signal, there is no difference between the configuration of the coarse signal processing system and that of the fine signal processing system. Therefore, in explaining the configuration of the fine signal processing system, the name of the constituent member for the coarse signal processing corresponding to the constituent member for the fine signal processing is given after the name of the constituent member for the fine signal processing in the next section. Only the description in parentheses will be given, and description of components for coarse signal processing will be omitted to the extent possible.

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。 That is, the MPU 39 (arithmetic mechanism) includes an average angle calculation processing unit 39-4a (average angle calculation processing unit 39-4b) and an abnormal data detection unit 39-5a (abnormal) as a fine signal processing system (coarse signal processing system). Data detection unit 39-5b), abnormal data exclusion unit 39-6a (abnormal data exclusion unit 39-6b), data interpolation processing unit 39-7a (data interpolation processing unit 39-7b), and output of interpolated fine signal Unit 39-8a (interpolated coarse signal processing unit 39-8b). The oversampling unit is provided in the fine signal processing system, coarse signal processing system, and both processing systems, in addition to oversampling not only fine signals that require higher accuracy, but also oversampling coarse signals. This is because the accuracy of the angle sensor 1 can be dramatically improved. Only the fine signal processing system will be described below.

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。 Oversampling section 38-2a, for fine signals obtained from the angular compounding unit 37-2, as shown in FIG. 11, between times _t _n _-1~t n, usually one measurement _{(t n} on axis "△" When obtaining the single measurement) data at the position, eight measurements in the "○" position between normally 8 measurements (t _{_n} -1~t _n, obtains the 8 times oversampling) data , It has a function to acquire excess measurement data (fine signal excess measurement data). As described above, the oversampling in this embodiment is set to 8 times the normal sampling. This setting is obtained as a result of repeated evaluation experiments, and does not preclude changing the setting as necessary. Note that by performing the same processing in between times _{_t} n _~t n +1.

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。 The average angle calculation processing unit 39-4a has a function of calculating the average angle Xm from the fine signal measurement data obtained from the oversampling unit 38-2a. The abnormal data detection unit 39-5a has a function of detecting abnormal data that deviates from a predetermined range in the average angle Xm of the fine signal measurement data. The abnormal data exclusion unit 39-6a has a function of eliminating abnormal data detected by the abnormal data detection unit 39-5a. The data interpolation processing unit 39-7a has a function of interpolating data selected from measurement data instead of abnormal data. The interpolated fine signal output unit 39-8a has a function of outputting the interpolated fine signal .

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。 The abnormal data detection unit 39-5a receives a sampling curve (FIG. 11) made up of actually measured values of the detection signal, and detects abnormal data for each of the coarse signal and the fine signal. FIG. 12 shows a sampling curve when the measurement data deviates from the range (predetermined range) of the upper limit Xm + ε and the lower limit Xm−ε of the average value Xm. As a result, the protruding portion of the sampling curve is detected by the abnormal data detection unit 39-5a, and the detected abnormal data is eliminated by the abnormal data exclusion unit 39-6a. Although the configuration of the fine signal processing system is as described above, the fine signal processing system and the coarse signal processing system basically have the same function regardless of the difference between the fine signal and the coarse signal. This point is as described above. Therefore, the description of the fine signal processing system corresponds to the coarse signal processing system as it is by using a coarse signal instead of the fine signal.

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。 An interpolation method is based on average data. That is, when the measured value of the abnormal data deviates from the upper limits Xm + ε and Xm−ε of the predetermined range, the data interpolation processing unit 39-7a (data interpolation processing unit 39-7b) assumes that the occurrence time of the abnormal data is ti. It is possible to simply perform an immediate interpolation with the average value of the immediately preceding ti-1 and immediately following ti + 1 data (ti-1 data + immediately following ti + 1 data) / 2. In this way, the prediction function of the prediction value (a linear function of y = ax + b (a and b are constants, the horizontal axis x is time, the vertical axis y is an angle)) interpolates the sampling curve, and as a result, High precision data will be measured.

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。 The absolute angle calculation conversion unit 39-9 calculates the interpolated fine signal output from the interpolated fine signal output unit 39-8a and the interpolated coarse signal output from the interpolated coarse signal output unit 39-8b. It has a function of calculating the absolute angle of the steering shaft based on the result. That is, both the interpolated fine signal and the interpolated coarse signal are input to the absolute angle calculation conversion unit 39-9, where both signals are converted into the absolute angle of the steering shaft. The calculated steering shaft rotation angle is sent to the CAN transceiver 44 via the TX line.

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。 The rudder angle sensor in the embodiment of the present invention is not limited to the above-described examples, and various modifications and corrections are conceivable. For example, when the measurement data is interpolated, the prediction function of the predicted value is not limited to being approximated by a straight line of a linear function, and the prediction function may be interpolated by approximating a quadratic or higher-order polynomial curve. In this case, it is useful when the number of abnormal data is large, and high accuracy is achieved by obtaining a prediction function (approximation function) of an expected value and obtaining an interpolated sampling curve by the least square method or spline approximation. It is also possible.

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。It is a perspective view for showing the outline of the attachment position of the rudder angle sensor in this embodiment. 本実施形態における舵角センサの平面図である。It is a top view of the rudder angle sensor in this embodiment. 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。It is a top view of the state which removed the support substrate of the rudder angle sensor shown in FIG. 本実施形態における舵角センサの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rudder angle sensor in this embodiment. 図２に示す舵角センサのＡ−Ａ断面図である。It is AA sectional drawing of the rudder angle sensor shown in FIG. 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。It is a block diagram which shows the electrical structure of the rudder angle sensor in this embodiment. 本実施形態における微信号を示すグラフである。It is a graph which shows the fine signal in this embodiment. 本実施形態における粗信号を示すグラフである。It is a graph which shows the rough signal in this embodiment. 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。It is a block diagram which shows the oversampling part in this embodiment, a calculation mechanism, and its periphery. 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。FIG. 10 is a block diagram when no oversampling unit is provided. 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。It is a figure for demonstrating a pair of oversampling part of FIG. 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。It is a figure for demonstrating a pair of abnormal data detection part and a pair of abnormal data exclusion part of FIG.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steering angle sensor 3 Casing 3a Bottom part 3b Circumferential wall part 3c Inner rib 3d Outer rib 3e, 3f, 3g, 3h Connecting rib 3j, 3k Mounting protrusion 3p Storage body 4 Shaft hole 5 Support substrate 5a Opposing surface 5b Mounting surface 5c Sliding Surface 5h Support hole 7 Rotating ring 7a Annular flange part 7b Annular wall part 7c Stepped part 7g Main gear (gear part)
7h Hollow portion 9 Fixing ring 10 Annular space 12 Driven gear 12p Support pin 15 Fine signal measurement mechanism 17 Small diameter gear for measurement 19 Driven gear for measurement 21 Disk magnet 31 Detection circuit 33, 35 Fine signal measurement mechanism (Hall element)
37 Angle conversion circuit (calculation mechanism)
39 MPU (calculation mechanism)
39-3a, 39-3b Oversampling unit 39-7a, 39-7b Data interpolation processing unit 41 Reset IC
43 E ² PROM (storage means)
44 CAN transceiver 45 Coarse signal measurement mechanism (potentiometer)
101 Steering wheel 103 Steering column 105 Steering shaft

Claims

A steering angle sensor for attaching to a steering shaft and measuring an absolute angle of the steering shaft,
A coarse signal measuring mechanism that outputs a coarse signal by measuring a rotation angle of a steering shaft that rotates a predetermined number of revolutions, and a fine signal measurement mechanism that outputs a fine signal;
A calculation mechanism for calculating the absolute angle of the steering shaft based on the coarse signal measurement data and the fine signal measurement data;
An oversampling unit that is included in the fine signal measurement mechanism and performs multiple excess measurements from the fine signal; and
With
The calculation device, among a plurality of measurement data obtained by exceeding the measurement of the over-sampling unit included in the fine signal measuring mechanism, and abnormal data detection and elimination unit for detecting and eliminating deviant abnormal data a predetermined range, the plurality The average value of the measurement data immediately before and after the abnormal data excluded from the measurement data is calculated, and the average value is configured to include a data interpolation processing unit that interpolates instead of the excluded abnormal data. A rudder angle sensor characterized by

An oversampling unit that is included in the coarse signal measurement mechanism and performs multiple excess measurements from the coarse signal is further provided,
The calculation mechanism includes an abnormal data detection / exclusion unit that detects and eliminates abnormal data that deviates from a predetermined range among a plurality of measurement data by the oversampling unit included in the coarse signal measurement mechanism, and the plurality of measurement data The average value of the measurement data immediately before and after the abnormal data excluded from the measurement data is calculated, and the average value is configured to include a data interpolation processing unit that interpolates instead of the excluded abnormal data. steering angle sensor according to claim 1, characterized in that are.