回転角度検出装置の初期設定方法
【課題】初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく検出誤差を低減することができる回転角度検出装置の初期設定方法を提供する。
【解決手段】初期設定時には、まず主動歯車が正方向へ任意の角度だけ回転される。このときサンプリングされる第１及び第２の従動歯車の回転角度αｎ，βｎと、これらに基づき算出される主動歯車の仮回転角度θＬから逆算される第１及び第２の従動歯車の回転角度αＬ，βＬとの関係に基づき、２つの回帰直線Ｙ１，Ｙ２が求められる。同様にして、主動歯車が逆方向へ任意の角度だけ回転されたときの２つの回帰直線Ｙ３，Ｙ４が求められる。つぎに、各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４と、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車の各回転角度αｎ，βｎとの差分の平均値が、実際にサンプリングされる第１及び第２の従動歯車の回転角度に加算される補正データとして初期設定される。
【解決手段】初期設定時には、まず主動歯車が正方向へ任意の角度だけ回転される。このときサンプリングされる第１及び第２の従動歯車の回転角度αｎ，βｎと、これらに基づき算出される主動歯車の仮回転角度θＬから逆算される第１及び第２の従動歯車の回転角度αＬ，βＬとの関係に基づき、２つの回帰直線Ｙ１，Ｙ２が求められる。同様にして、主動歯車が逆方向へ任意の角度だけ回転されたときの２つの回帰直線Ｙ３，Ｙ４が求められる。つぎに、各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４と、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車の各回転角度αｎ，βｎとの差分の平均値が、実際にサンプリングされる第１及び第２の従動歯車の回転角度に加算される補正データとして初期設定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の角度を検出する回転角度検出装置の初期設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の高機能化に伴い、車両には車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステムが搭載されつつある。これらシステムは、ステアリングの操舵角を車両の姿勢情報の一つとして取得し、その姿勢情報に基づいて車両の姿勢が安定的な状態になるように制御する。ステアリングの操舵角は、例えばステアリングコラム内に設けられる回転角度検出装置を通じて取得される。
【０００３】
回転角度検出装置としては、例えば特許文献１に示されるように、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて、これら従動歯車の回転角度に基づき主動歯車の回転角度を求める構成が知られている。詳述すると、２つの従動歯車にそれぞれ固定された磁石に対応して２つの磁気センサが設けられる。これら磁気センサは、対応する従動歯車の回転に伴う磁界方向の変化に応じて正弦信号及び余弦信号を生成する。これら信号に基づく逆正接値が２つの従動歯車の回転角度として算出され、これら回転角度に基づき主動歯車の回転角度が絶対値で算出される。
【０００４】
ここで、主動歯車の回転角度の変化に対して、磁気センサの検出範囲（１周期）における従動歯車の回転角度は、図９（ａ）のグラフに示されるように変化する。すなわち、主動歯車の回転角度の増大に伴い従動歯車の回転角度は、その歯数に応じて、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。なお、図９（ａ）では、一方の従動歯車の回転角度の変化のみ示されているところ、他方の従動歯車の回転角度についても同様に変化する。ただし、２つの従動歯車の歯数の違いに応じて周期は異なる。
【０００５】
ところが、このタイプの回転角度検出装置では、主動歯車に２つの従動歯車を噛み合わせた構成とされているため、検出される２つの従動歯車の回転角度には、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する誤差が含まれている。したがって、２つの従動歯車の回転角度に基づいて求められるステアリングシャフトの回転角度にも潜在的に誤差（初期操舵誤差）が含まれている。
【０００６】
そこで、特許文献１では、主動歯車と従動歯車との間のバックラッシに起因する検出誤差を低減するべく、次のような初期設定方法を採用している。
すなわち、まず主動歯車をステアリングの操作角度が０°となる基準位置に合わせる。そしてつぎに、主動歯車を一定角度だけ正回転させた後に同じ角度だけ逆回転させる。このときサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度について、図９（ａ）に実線で示される理論値（理想直線）と、同図に二点鎖線で示される実際の検出値（実波形）との差がそれぞれ求められる。これら回転角度は、主動歯車を正回転させた場合における主動歯車と２つの従動歯車との間の誤差（正方向誤差）である。
【０００７】
同様にして今度は、主動歯車を一定角度だけ逆回転させた後に同じ角度だけ正回転させる。このときサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度について、理論値と実際の検出値との差がそれぞれ求められる。これら回転角度は、主動歯車を逆回転させた場合における主動歯車と２つの従動歯車との間の誤差（逆方向誤差）である。
【０００８】
つぎに、それら正方向誤差と逆方向誤差との平均値が求められて、これら平均値と理論値との差が、主動歯車の回転角度の補正値として初期設定される。この補正値は、主動歯車の回転角度を求める際に、実際に検出された２つの従動歯車の回転角度に加算される。すなわち、バックラッシに起因する誤差が主動歯車の正逆回転方向において均等に割り付けられる。このようにして誤差特性の均一化が図られることにより、２つの従動歯車の回転角度に基づき算出される主動歯車の回転角度の検出誤差は低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１の回転角度検出装置の初期設定方法では、次のような問題があった。すなわち、正方向誤差を求める際に、主動歯車を正方向へ一定角度だけ回転させた後に同じ角度だけ逆方向へ回転させる必要がある。さらに逆方向誤差を求めるために、同様の作業を繰り返す必要がある。そしてこれら作業の際には、主動歯車を正確に一定角度だけ回転させて位置決めする必要がある。この位置決め精度は、補正後の主動歯車の回転角度の精度に影響するため、初期設定時においては主動歯車の回転角度を厳密に管理する必要がある。
【００１１】
初期設定時において、主動歯車が定められた角度だけ正確に回転された場合には、前述したように、主動歯車並びに２つの従動歯車の間の正逆回転方向における誤差は均等に割り付けられる。すなわち、図１０に示されるように、複数のサンプリング箇所における実波形と理想直線との間のすべての差の値の中間値を理想直線が通るかたちで、主動歯車の回転角度が補正される理想的な状態となる。
【００１２】
しかし、初期設定時における主動歯車の実際の回転角度が本来回転させるべき一定角度に対してずれた場合には、そのずれた分の角度に応じて主動歯車並びに２つの従動歯車の間の正逆回転方向における誤差は、正回転方向あるいは逆回転方向に偏って割り付けられる。このため、例えば図９（ａ）に示されるように、実波形において理想直線との差が最も大きなポイントＰａの値を理論値に合わせるかたちで、主動歯車の回転角度が補正されることも想定される。この場合、ポイントＰａ付近の値は理論値に近似する値となるものの、図９（ｂ）に示されるように、実波形のポイントＰａ以外の部分の値と理想直線との差の値は逆に大きくなる。
【００１３】
このように、従来の初期設定作業は煩雑であるばかりか、その作業精度に主動歯車の検出誤差の低減度合いは大きく依存するものであった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく検出誤差を低減することができる回転角度検出装置の初期設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、検出対象と一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記２つの従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、これら検出した回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める回転角度検出装置の初期設定方法であって、前記主動歯車を正方向及び逆方向へ回転させたときにそれぞれサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度に基づく回帰分析を通じて４つの回帰直線を求める段階と、前記各回帰直線と、サンプリングされた２つの従動歯車の各回転角度との差分の平均値を求める段階と、前記検出対象の回転角度を求めるに際して実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算される補正データとして前記平均値を記憶する段階と、を備えたことをその要旨とする。
【００１５】
本発明の回転角度検出装置は、主動歯車に２つの従動歯車を噛み合わせた構成とされているため、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度には、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する誤差が含まれている。したがって、２つの従動歯車の回転角度に基づいて求められる検出対象の回転角度にも潜在的に誤差が含まれている。また、主動歯車と２つの従動歯車との位置関係によっては、それらの間のバックラッシの大きさは、主動歯車の正逆回転方向において異なる。この場合、前記バックラッシの偏りに起因して、検出対象の回転角度に含まれる誤差も、当該検出対象の正逆回転時において異なる。
【００１６】
このような背景にあって、本発明によれば、回転角度検出装置の初期設定段階においては、まず主動歯車を正方向及び逆方向へ回転させたときにそれぞれサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に基づき第１及び第２の回帰直線が理想直線として求められる。つぎに、第１及び第２の回帰直線と、サンプリングされた２つの従動歯車の回転角度とのすべての差分の平均値が求められる。そして、この平均値が、実際に検出される２つの従動歯車の回転角度の補正データとして記憶される。この補正データは、回転角度検出装置が実際に検出対象の回転角度を求める場合に、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算され、当該加算された値に基づき検出対象の回転角度が算出される。
【００１７】
前記補正データが加算された２つの従動歯車の回転角度は、主動歯車及び２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する正逆回転時における誤差が均等な状態においてサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に近似したものとなる。すなわち、正逆回転時における誤差が均等でなく偏りがある状態において検出される２つの従動歯車の回転角度に基づいて算出された検出対象の回転角度に比べて、検出誤差は小さくなる。また、回帰分析を利用して理想直線である回帰直線が求められるので、初期設定作業の際に主動歯車の回転角度を厳密に管理する必要ない。このため、初期設定作業の簡素化が図られる。また、当該初期設定作業の際の主動歯車の回転精度が、検出対象の回転角度の検出精度に影響することもない。このように、本発明によれば、初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく検出誤差を低減することができる。
【００１８】
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の初期設定方法において、前記回帰直線を求める段階は、前記主動歯車を回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、前記各回帰直線を求める段階であることをその要旨とする。
【００１９】
初期設定作業の際、主動歯車を回転させたときにサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度は、純粋に主動歯車の実際の回転角度と、２つの従動歯車それぞれとの関係だけで決まる値である。すなわち、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度は、当該一の従動歯車と主動歯車との関係だけで決まり、他の従動歯車の影響を受けない。これに対して、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に基づき算出される主動歯車の仮回転角度から逆算して求められる２つの従動歯車の回転角度は、互いの影響を受ける値である。
【００２０】
そこで、本発明によるように、サンプリングされる従動歯車の回転角度と、主動歯車の仮回転角度から逆算して得られる従動歯車の回転角度との相関を取ることにより、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度について部分的に大きなばらつきがある場合であれ、その影響を緩和することが可能になる。このため、主動歯車と２つの従動歯車との位置関係にかかわらず、サンプリングされる従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される主動歯車の仮回転角度から逆算される従動歯車の回転角度との関係に基づき求められる第１及び第２の回帰直線（回帰式）の精度が確保される。したがって、これら回帰直線とサンプリングされた従動歯車の回転角度との比較を通じて求められる補正データの精度も確保される。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転角度検出装置の初期設定方法において、前記主動歯車の仮回転角度は、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度と、同じく他の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度との平均値を使用して求められることをその要旨とする。
【００２２】
本発明によれば、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度と、同じく他の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度との平均値が求められる。これにより、逆算される主動歯車の仮回転角度は、サンプリングされる従動歯車の回転角度のばらつきの影響が緩和されたものとなる。当該影響が緩和された主動歯車の仮回転角度から逆算されて得られる従動歯車の回転角度についてもサンプリングされる従動歯車の回転角度のばらつきの影響が緩和されたものとなる。したがって、このばらつきの影響が緩和された主動歯車の仮回転角度から逆算される従動歯車の回転角度と、サンプリングされる従動歯車の回転角度との関係に基づき回帰直線を求めることにより、当該回帰直線の精度のいっそうの向上が図られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく回転角度検出装置の検出誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】回転角度検出装置の平断面図。
【図２】図１の１−１線断面図。
【図３】回転角度検出装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図４】第１及び第２の従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係を示すグラフ。
【図５】回転角度検出装置の初期設定の処理手順を示すフローチャート。
【図６】（ａ）は、初期設定作業時において、主動歯車を正回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第１の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第１の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ、（ｂ）は、初期設定作業時において、主動歯車を正回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第２の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第２の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ。
【図７】（ａ）は、初期設定作業時において、主動歯車を逆回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第１の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第１の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ、（ｂ）は、初期設定作業時において、主動歯車を逆回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第２の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第２の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ。
【図８】ステアリングシャフトの回転角度の演算手順を示すフローチャート。
【図９】（ａ）は、２つの従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係について、その実波形及び理想波形をそれぞれ示すグラフ、（ｂ）は、従来の初期設定方法による主動歯車の回転角度の補正例を説明するための、２つの従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係を示すグラフ。
【図１０】理想的な主動歯車の回転角度の補正例を説明するための、２つの従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を、ステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置に具体化した一実施の形態を図１に基づいて説明する。
＜機械的な構成＞
まず回転角度検出装置の機械的な構成を概略的に説明する。図１に示すように、回転角度検出装置１１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１２に装着されている。回転角度検出装置１１は、ステアリングシャフト１２の周囲の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１３を備えている。このハウジング１３内には、ステアリングシャフト１２に一体回転可能に外嵌された主動歯車１４が収容されるとともに、当該主動歯車１４に噛合する第１及び第２の従動歯車１５，１６が回転可能に支持されている。第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数は互いに異なる。したがって、ステアリングシャフト１２が回転すると、主動歯車１４は一体的に回転し、これに伴い第１及び第２の従動歯車１５，１６もそれぞれ回転する。第１及び第２の従動歯車１５，１６は歯数が異なっているので、主動歯車１４の回転角度に対する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度はそれぞれ異なる。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６には、第１及び第２の磁石（永久磁石）１７，１８が一体回転可能に設けられている。
【００２６】
図２に示すように、第１及び第２の磁石１７，１８は、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下部に形成された開口部を介して下方を臨むように設けられている。また、ハウジング１３の内部において、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下方には、プリント基板１９が第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転中心軸に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板１９の上面には、第１及び第２の磁気センサ２０，２１が第１及び第２の磁石１７，１８に対向するように配設されている。また、ハウジング１３の内部おいて、プリント基板１９の下方には、他のプリント基板２２がプリント基板１９に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板２２の表面には、マイクロコンピュータ２３が設けられている。
【００２７】
＜電気的な構成＞
つぎに、回転角度検出装置１１の電気的な構成を説明する。図３に示すように、回転角度検出装置１１は、前述した第１及び第２の磁気センサ２０，２１、並びにマイクロコンピュータ２３に加えて、電源回路２４を備えている。電源回路２４は図示しない車両のバッテリから入力される電圧を、第１及び第２の磁気センサ２０，２１、並びにマイクロコンピュータ２３等の回転角度検出装置１１の各部に応じた所定レベルの電圧に変換し、それら変換した電圧を回転角度検出装置１１の各部に供給する。第１及び第２の磁気センサ２０，２１、並びにマイクロコンピュータ２３等はそれぞれ電源回路２４から安定して供給される所定レベルの電圧を動作電源として動作する。
【００２８】
第１及び第２の磁気センサ２０，２１は、それぞれ四つの異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）をブリッジ状に接続した回路を備えている。この異方性磁気抵抗素子は、異方性磁気抵抗効果を有するＮｉ−Ｃｏ等の強磁性体からなり、その抵抗値は印加される磁界の向きに応じて変化する。そして、第１及び第２の磁気センサ２０，２１は、それらに印加される磁界の向きの変化に応じて前記ブリッジ状の回路の中点電位を磁束の検出信号として出力する。
【００２９】
第１の磁気センサ２０は、第１の従動歯車１５の回転に伴う第１の磁石１７からの磁界の方向変化を検出し、第１の従動歯車１５の回転角度αに応じて連続的に変化するアナログ信号、すなわち正弦関数に準ずる正弦信号及び余弦関数に準ずる余弦信号をそれぞれ生成する。また、第２の磁気センサ２１は、第２の従動歯車１６の回転に伴う第２の磁石１８からの磁界の方向変化を検出し、第２の従動歯車１６の回転角度βに応じて連続的に変化するアナログ信号、すなわち正弦関数に準ずる正弦信号及び余弦関数に準ずる余弦信号をそれぞれ生成する。
【００３０】
マイクロコンピュータ２３は、ＣＰＵ（中央処理装置）２５、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換えできるＲＯＭ）２６及びＲＡＭ（書き込み読み出し専用メモリ）２７等を備えている。
【００３１】
ＥＥＰＲＯＭ２６には、回転角度検出装置１１を統括的に制御するための各種の制御プログラム及びデータが予め格納されている。ＲＡＭ２７は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された制御プログラムを展開してＣＰＵ２５が各種処理を実行するためのデータを一時的に記憶する作業領域である。
【００３２】
ＥＥＰＲＯＭ２６に格納される制御プログラムとしては、例えば補正データ演算プログラム及び回転角度演算プログラムがある。補正データ演算プログラムは、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との間のバックラッシに起因する主動歯車１４の回転角度θの検出誤差、正確には、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを補正するための角度データを求めるプログラムである。当該補正データ演算プログラムは、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階において実行され、当該プログラムにより算出された補正データは、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納される。また、回転角度演算プログラムは、第１及び第２の磁気センサ２０，２１において生成されるアナログ信号に基づき第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを求め、これら回転角度α，βに基づきステアリングシャフト１２の回転角度θを絶対値で求めるプログラムである。
【００３３】
ＣＰＵ２５は、角度演算部２８及び補正データ演算部２９を備えている。補正データ演算部２９は、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階において、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された補正データ演算プログラムに従って、前述の補正データを求める。この補正データの演算方法については、後に詳述する。
【００３４】
角度演算部２８は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された回転角度演算プログラムに従って、ステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
すなわち、角度演算部２８は、主動歯車１４の回転角度θを求めるに際して、まず第１及び第２の磁気センサ２０，２１からのアナログ信号を図示しないＡ／Ｄ変換器を通じて取得する。そして角度演算部２８は、この取得されるＡ／Ｄ変換後の信号に基づき、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲（１周期）における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを求める。回転角度αは、第１の磁気センサ２０からの正弦信号及び余弦信号の逆正接として、また回転角度βは、第２の磁気センサ２１からの正弦信号及び余弦信号の逆正接としてそれぞれ算出される。これら算出される回転角度α，βはＲＡＭ２７に格納される。
【００３５】
主動歯車１４の実際の回転角度θの変化に対して、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲（１周期）における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βは、図４のグラフに示されるように、のこぎり波状に変化する。当該グラフにおいて、横軸は主動歯車１４の回転角度θを、縦軸は第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを示す。また、本例では、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲（１周期）は１８０°とされている。なお、当該グラフは、主動歯車１４を正回転させたときのものである。
【００３６】
当該グラフに示されるように、主動歯車１４の回転角度θの増大に伴い、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βは、第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数の違いに応じて、それぞれ所定の周期で直線的な立ち上がりと急峻な立ち下がりとを繰り返す。例えば主動歯車１４の歯数をＴＡ、第１の従動歯車１５の歯数をＴＢ、第２の従動歯車１６の歯数をＴＣとした場合（ＴＢ＜ＴＣ＜ＴＡ）、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲をΩとする。この場合、第１の磁気センサ２０の検出範囲における第１の従動歯車１５の回転角度αは主動歯車１４がＴＢ＊Ω／ＴＡだけ回転する毎に、第２の磁気センサ２１の検出範囲における第２の従動歯車１６の回転角度βは主動歯車１４がＴＣ＊Ω／ＴＡだけ回転する毎に、それぞれ直線的な立ち上がりと急峻な立ち下がりとを繰り返す。なお、「／」は除算を、「＊」は乗算を示す（以下、同じ。）。
【００３７】
そしてこのように、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの周期が異なるため、ステアリングが回転操作された場合には、当該操作角度の変化に対して、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差は直線的に変化する。すなわち、ステアリングシャフト１２の回転角度θと、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差とは比例関係にあることから、当該回転角度α，βの差は主動歯車１４の回転角度θに対して固有の値となる。したがって、当該回転角度α，βの差に基づいて主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θ（絶対値）の即時検出が可能となる。
【００３８】
具体的には、ステアリングシャフト１２の回転角度θは、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差の関数として次式のように表される。
θ＝ｆ｛（α−β）｝ …（Ａ）
ＣＰＵ２５の角度演算部２８は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された前記補正データを使用して、算出した第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを補正する。そして、角度演算部２８は、補正後の回転角度α，βの差を使用して、（Ａ）式に基づいて主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θを算出する。そしてマイクロコンピュータ２３は、算出した回転角度θを、車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステム（正確には、それらの制御装置）に送る。
【００３９】
＜回転角度θの検出誤差について＞
ここで、前述したように、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βには、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との間のバックラッシに起因する誤差が含まれている。すなわち、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの値は、実際には理論値とずれる。したがって、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに基づいて求められるステアリングシャフト１２の回転角度θにも潜在的に誤差（舵角誤差）が存在する。
【００４０】
主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との間の誤差は、これらの位置関係によって、主動歯車１４が正方向へ回転したときの値と、同じく逆方向へ回転したときの値とが不均一となる。そして、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階においては、主動歯車１４並びに第１及び第２の従動歯車１５，１６の位置関係は製品間でばらばらである。すなわち、主動歯車１４を正回転させたときの誤差である正回転誤差、及び同じく逆回転させたときの誤差である逆回転誤差についても製品間で異なる。
【００４１】
ここで、正回転誤差及び逆回転誤差が均等である状態が正逆両方向における誤差が最も小さくなり、また主動歯車１４の回転角度θの検出誤差が最も安定する。このため、正回転誤差及び逆回転誤差が均等である状態が製品としては好ましい。そこで本例では、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係がどのような状態であれ、正回転誤差及び逆回転誤差が均等である状態にあるときの回転角度θが算出されるように、回転角度検出装置１１の初期設定が行われる。
【００４２】
＜回転角度検出装置の初期設定方法＞
つぎに、回転角度検出装置１１の初期設定の処理手順を図５に示すフローチャートに従って説明する。当該フローチャートは、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された補正データ演算プログラムに従い実行される。なお、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階においては、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の位置関係は不明である。
【００４３】
回転角度検出装置１１の初期設定を行うに際しては、まず回転角度検出装置１１へ検査信号等の外部的なトリガ信号を与える（ステップＳ１０１）。第１及び第２の磁気センサ２０，２１は、当該トリガ信号を動作電源として、このとき第１及び第２の磁石１７，１８から発せられる磁界の方向に応じた信号（正弦信号及び余弦信号）を生成する。
【００４４】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、第１及び第２の磁気センサ２０，２１により生成される正弦信号及び余弦信号の逆正接を演算することにより、初期設定開始時の第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α０，β０（電気角）を求める。そして、マイクロコンピュータ２３は、これら回転角度α０，β０の差に基づき、主動歯車１４の仮回転角度θ０を絶対値で求める（ステップＳ１０２）。なお、この仮回転角度θ０は、最終的なものではなく、一時的に算出されるものである。
【００４５】
＜正転時の回帰直線算出処理＞
つぎに、作業者により、主動歯車１４が正方向（右回転方向）へ任意の角度だけ回転される。マイクロコンピュータ２３は、このときの第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎ（電気角）を所定のサンプリング周期でそれぞれ求める（ステップＳ１０３）。
【００４６】
そしてマイクロコンピュータ２３は、これらサンプリングされた回転角度αｎ，βｎを使用して主動歯車１４の現在の仮回転角度θＬを求める（ステップＳ１０４）。この現在の仮回転角度θＬは、次式のように表される。なお、この仮回転角度θＬも、最終的なものではなく、一時的に算出されるものである。
【００４７】
θＬ＝θ０＋｛（θα＋θβ）／２｝ …（Ｂ）
ここで、θ０は、初期設定開始時の主動歯車１４の仮回転角度、θαは第１の従動歯車１５の回転角度αのみに基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度、θβは第２の従動歯車１６の回転角度βのみに基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度である。なお、これら仮回転角度θα，θβは、それぞれ次式のように表される。
【００４８】
θα＝｛（ＴＢ＊１８０）／（ＴＡ＊３６０）｝＊（αｎ−α０） …（Ｃ）
θβ＝｛（ＴＣ＊１８０）／（ＴＡ＊３６０）｝＊（βｎ−β０） …（Ｄ）
ここで、ＴＡは主動歯車１４の歯数、ＴＢは第１の従動歯車１５の歯数、ＴＣは第２の従動歯車１６の歯数である。αｎ，βｎは、先のステップＳ１０３において主動歯車１４が任意の角度だけ回転されたときの第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度である。α０，β０は、初期設定開始時の第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度である。（Ｃ）式の第１項は主動歯車１４及び第１の従動歯車１５の歯数比、（Ｄ）式の第１項は主動歯車１４及び第２の従動歯車１６の歯数比である。
【００４９】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、（Ｂ）式を使用して算出される仮回転角度θＬから第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬを逆算して求める（ステップＳ１０５）。これら回転角度αＬ，βＬは、次のように表される。
【００５０】
αＬ＝｛（ＴＡ＊３６０）／（ＴＢ＊１８０）｝＊θＬ …（Ｅ）
βＬ＝｛（ＴＡ＊３６０）／（ＴＣ＊１８０）｝＊θＬ …（Ｆ）
ここで、所定のサンプリング周期で算出される回転角度αＬと、先のステップＳ１０３においてサンプリングされる第１の従動歯車１５の回転角度αｎ（電気角）との関係は、図６（ａ）のグラフで示される。当該グラフに示されるように、横軸に回転角度αＬを、縦軸に回転角度αｎをプロットしたとき、回転角度αＬの増大に対して回転角度αｎは比例的に増大する。ただし、これら回転角度αＬ，αｎは誤差を含むので、回転角度αＬの増大に対して回転角度αｎは折れ線的に変化する。
【００５１】
また、所定のサンプリング周期で算出される回転角度βＬと、先のステップＳ１０３においてサンプリングされる第２の従動歯車１６の回転角度βｎ（電気角）との関係は、図６（ｂ）のグラフで示される。当該グラフに示されるように、横軸に回転角度βＬを、縦軸に回転角度βｎをプロットしたとき、回転角度βＬの増大に対して回転角度βｎは全体的には比例的に増大する。ただし、これら回転角度βＬ，βｎも誤差を含むので、回転角度βＬの増大に対して回転角度βｎは折れ線的に変化する。
【００５２】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎ、並びに第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき、それぞれ回帰分析を行う。そしてマイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎに基づき回帰直線Ｙ１を、第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき回帰直線Ｙ２を求める（ステップＳ１０６）。これら回帰直線Ｙ１，Ｙ２は、図６（ａ），（ｂ）に二点鎖線で示されるような直線になる。これら回帰直線Ｙ１，Ｙ２は、自身と各サンプリングポイントにおける回転角度αｎ，βｎ（実波形）との差の値が最も小さくなる理想的な直線である。
【００５３】
ここで、回帰分析とは、原因となる数値である説明変数と結果となる数値である被説明変数との関連性を、統計的手法を使用して調べる方法をいう。本例において、説明変数は主動歯車１４の現在の仮回転角度θＬから逆算して求められる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬ、被説明変数はサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎである。このように本例では、説明変数が回転角度αＬ又は回転角度βＬの１つだけであるので単回帰分析が行われる。ちなみに、単回帰分析を２次元のグラフに示す場合には、一般的に、説明変数をＸ軸、被説明変数をＹ軸にとる。このため、先の図６（ａ），（ｂ）のグラフに示されるように、説明変数である回転角度αＬは横軸（Ｘ軸）に、被説明変数である回転角度αｎは縦軸（Ｙ軸）にプロットされる。そして単回帰分析では、「被説明変数の平均値と、個々の被説明変数との差の２乗」の総和が最小になるような近似直線である回帰直線が求められる。当該回帰直線は、次の（Ｇ）式で示される一次関数である。
【００５４】
Ｙ＝ａＸ＋ｂ …（Ｇ）
ただし、ａ，ｂは定数である。またａ≠０である。
＜逆転時の回帰直線算出処理＞
つぎに、主動歯車１４を逆方向（左回転方向）へ回転させた場合について、先のステップＳ１０３〜ステップＳ１０６と同様の処理が行われる。これは、バックラッシの影響の出方が、主動歯車１４を正方向へ回転させた場合と異なることが多いからである。
【００５５】
すなわちまず、作業者により、主動歯車１４が逆方向（左回転方向）へ任意の角度だけ回転される。マイクロコンピュータ２３は、このときの第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎ（電気角）を所定のサンプリング周期でそれぞれ求める（ステップＳ１０７）。
【００５６】
そしてマイクロコンピュータ２３は、これらサンプリングされた回転角度αｎ，βｎを使用して主動歯車１４の現在の仮回転角度θＬを求める（ステップＳ１０８）。この現在の仮回転角度θＬは、先の（Ｂ）式で表される。
【００５７】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、（Ｂ）式を使用して算出される仮回転角度θＬから第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬを逆算して求める（ステップＳ１０９）。これら回転角度αＬ，βＬは、先の（Ｅ）式及び（Ｆ）式で表される。
【００５８】
ここで、所定のサンプリング周期で算出される回転角度αＬと、先のステップＳ１０７においてサンプリングされる第１の従動歯車１５の回転角度αｎ（電気角）との関係は、図７（ａ）のグラフのようになる。当該グラフは、先の図６（ａ）のグラフとは、傾きが逆になる。すなわち、回転角度αＬの増大に対して回転角度αｎは比例的に減少する。
【００５９】
また、所定のサンプリング周期で算出される回転角度βＬと、先のステップＳ１０７においてサンプリングされる第２の従動歯車１６の回転角度βｎ（電気角）との関係は、図７（ｂ）のグラフのようになる。当該グラフは、先の図６（ｂ）のグラフとは、傾きが逆になる。すなわち、回転角度βＬの増大に対して回転角度βｎは比例的に減少する。
【００６０】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎ、並びに第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき、それぞれ回帰分析を行う。そしてマイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎに基づき回帰直線Ｙ３を、第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき回帰直線Ｙ４を求める（ステップＳ１１０）。これら回帰直線Ｙ３，Ｙ４は、図７（ａ），（ｂ）に二点鎖線で示されるような直線になる。これら回帰直線Ｙ３，Ｙ４は、自身と各サンプリングポイントにおける回転角度αｎ，βｎ（実波形）との差の値が最も小さくなる理想的な直線である。
【００６１】
＜差分平均処理＞
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、差分平均処理を行う（ステップＳ１１１）。すなわち、マイクロコンピュータ２３は、図６（ａ），（ｂ）のグラフ及び図７（ａ），（ｂ）のグラフにそれぞれ上下の矢印で示されるように、サンプリングされた第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎと、４つの回帰直線Ｙ１〜Ｙ４とのすべての差分を求める。そしてマイクロコンピュータ２３は、これら差分値の平均値を求める。
【００６２】
そしてマイクロコンピュータ２３は、先のステップＳ１１１において求めた平均値を、回転角度検出装置１１の実際の使用時においてサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの補正データΔα，ΔβとしてＥＥＰＲＯＭ２６に格納して（ステップＳ１１２）、処理を終了する。
【００６３】
以上で、回転角度検出装置１１の初期設定は完了となる。当該初期設定が完了した以降、回転角度検出装置１１が起動される度に、マイクロコンピュータ２３は、ＥＥＰＲＯＭ２６に記憶された補正データΔα，Δβを読み出し、その読み出した値を使用してサンプリングされた回転角度αｎ，βｎを補正する。そしてマイクロコンピュータ２３は、これら補正後の回転角度を使用して主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
【００６４】
＜回転角度θの演算処理＞
つぎに、回転角度検出装置１１によるステアリングシャフト１２の回転角度θの演算処理について図８に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された回転角度演算プログラムに従い実行される。
【００６５】
回転角度検出装置１１の実際の使用時（起動時）には、マイクロコンピュータ２３の角度演算部２８は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された補正データΔα，Δβを読み出す。そして、角度演算部２８は、当該読み出した補正データΔα，Δβを使用して第１及び第２の磁気センサ２０，２１からの検出信号に基づいて算出する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを補正する。そして、角度演算部２８は、この補正した回転角度α，βに基づいてステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
【００６６】
すなわち、角度演算部２８は、ステアリング操作に伴って回転する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを所定のサンプリング周期で算出する（ステップＳ２０１）。
【００６７】
そして、角度演算部２８は、次式（Ｈ），（Ｉ）に示されるように、ステップ２０１において算出した回転角度α，βに、ＥＥＰＲＯＭ２６に記憶されている補正データΔα，Δβを加算することにより、回転角度θの算出に実際に使用する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｒｅｖ，βｒｅｖを求める（ステップＳ２０２）。
【００６８】
αｒｅｖ＝α＋Δα …（Ｈ）
βｒｅｖ＝β＋Δβ …（Ｉ）
そして、次の（Ｊ）式に示されるように、角度演算部２８は、ステップＳ２０２において算出した補正後の回転角度αｒｅｖ，βｒｅｖを、先の（Ａ）式に代入することにより、ステアリングシャフト１２の回転角度θを絶対値で求める（ステップＳ２０３）。
【００６９】
θ＝ｆ{αｒｅｖ−βｒｅｖ} …（Ｊ）
以上の処理により、回転角度検出装置１１の起動時において主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係がどの状態にある場合であれ、舵角誤差が正回転方向及び逆回転方向で均一な状態での回転角度θが得られる。このように、ステアリングの左右回転時におけるバックラッシに起因する誤差の均一化が図られるので、ステアリングシャフト１２の回転角度θを、より正確に求めることができる。
【００７０】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）回帰分析を利用して理想直線である回帰直線Ｙ１〜Ｙ４が求められるので、初期設定作業の際に主動歯車１４の回転角度を厳密に管理する必要ない。このため、初期設定作業の簡素化が図られる。ひいては、タクトタイム（製品１個当たりの生産速度）の短縮にもつながる。また、当該初期設定作業の際の主動歯車１４の回転精度が、検出対象であるステアリングシャフト１２の回転角度θの検出精度に影響することもない。このため、回転角度検出装置１１の製造業者などでなくとも、回転角度検出装置１１の再キャリブレーション（調整）を行うことが可能になる。
【００７１】
（２）また、補正データが加算された第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｒｅｖ，βｒｅｖは、正逆回転時における誤差が均等な状態においてサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに近似したものとなる。すなわち、正逆回転時における誤差が均等でなく偏りがある状態において検出される第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに基づいて算出されたステアリングシャフト１２の回転角度θに比べて、回転角度検出装置１１の検出誤差は小さくなる。すなわち、初期設定作業の精度に依存することなく回転角度検出装置１１の検出誤差を低減することができる。
【００７２】
（３）主動歯車１４を回転させたときにサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎは、純粋に主動歯車１４と、第１及び第２の従動歯車１５，１６それぞれとの関係だけで決まる値である。すなわち、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度は、当該一の従動歯車と主動歯車との関係だけで決まり、他の従動歯車の誤差の影響を受けない。これに対して、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎに基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算して求められる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬは、互いの誤差の影響を受ける値である。
【００７３】
このため、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎと、主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算して得られる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬとの相関を取ることにより、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎについて部分的に大きなばらつきがある場合であれ、その影響を緩和することが可能になる。したがって、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との位置関係にかかわらず、サンプリングされる回転角度αｎ，βｎと、主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算される回転角度αＬ，βＬとの関係に基づき算出される回帰直線（回帰式）Ｙ１〜Ｙ４の精度が確保される。ひいては、これら回帰直線Ｙ１〜Ｙ４とサンプリングされた第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎとの比較を通じて求められる補正データΔα，Δβの精度も確保される。
【００７４】
（４）サンプリングされる第１の従動歯車１５の回転角度αｎにのみ基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度θαと、同じく第２の従動歯車１６の回転角度βｎにのみ基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度θβとの平均値を使用して、主動歯車１４の仮回転角度θＬが求められる。これにより、主動歯車１４の仮回転角度θＬは、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎのばらつきの影響が緩和されたものとなる。当該影響が緩和された主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算されて得られる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬについてもサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎのばらつきの影響が緩和されたものとなる。したがって、このばらつきの影響が緩和された主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算される第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬと、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎとの関係に基づき各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４を求めることにより、これら回帰直線Ｙ１〜Ｙ２の精度のいっそうの向上が図られる。
【００７５】
（５）ＣＰＵ２５には、初期設定段階において補正データΔα，Δβを演算してＥＥＰＲＯＭ２６に格納する補正データ演算手段として機能する補正データ演算部２９を備えた。補正データΔα，Δβの演算を補正データ演算部２９で行うことにより、回転角度検出装置１１の初期設定を例えば車両のシステム側と連係して行う必要はない。このため、回転角度検出装置１１の初期設定に係る処理が簡単になる。
【００７６】
（６）第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを検出するための手段として、これら従動歯車と一体回転する第１及び第２の磁石１７，１８から発せられる磁界方向の変化に応じた検出信号を生成する第１及び第２の磁気センサ２０，２１を採用した。これにより、回転角度検出装置１１の構成の簡素化が図られる。
【００７７】
すなわち、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを、例えば光学式のロータリエンコーダを使用して求めることも可能である。しかし、ロータリエンコーダは、検出対象である回転体（ここでは、第１及び第２の従動歯車１５，１６）と一体回転するスリット円板、並びに当該円板をその厚み方向において挟み込むように配設される発光素子及び受光素子等が必要となる。このため、ロータリエンコーダを採用した場合には、部品点数の低減、ひいては構成の簡素化には自ずと限界がある。なお、構成の簡素化の点で問題にならないのであれば、光学式のロータリエンコーダを使用して第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを求めるようにしてもよい。
【００７８】
（７）ＥＥＰＲＯＭ２６に記憶された補正データΔα，Δβを使用して、実際にサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の各回転角度α，βを補正するようにした。このため、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係がどうであれ、バックラッシに起因する誤差（舵角誤差）が正逆回転方向において均等に割り付けられるとともに、誤差特性の均一化が図られる。すなわち、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係に関わらず、回転角度θの検出誤差を低減させることができる。したがって、回転角度検出装置１１を工場等で組み立てる際に、主動歯車１４、並びに第１及び第２の従動歯車１５，１６を全て任意位置でステアリング操作角度を０°として組み付けることができる。このため、回転角度検出装置１１の組み立て作業効率を向上させることができる。
【００７９】
＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、補正データ等の各種のデータの記憶手段として、ＥＥＰＲＯＭ２６を使用するようにしたが、他の種類の不揮発メモリ（ＲＯＭ）を使用するようにしてもよい。例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（消去及び書き込み可能なＲＯＭ）等が記憶手段として採用可能である。
【００８０】
・本例では、第１及び第２の磁石１７，１８を永久磁石としたが、通電することにより磁力（磁界）を発生する電磁石としてもよい。
・本例では、第１及び第２の磁気センサ２０，２１として、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）を備えたＡＭＲセンサを使用するようにしたが、他の磁気センサを採用するようにしてもよい。例えば、ホール素子を備えたホールセンサ、及び巨大磁気抵抗素子を備えたＧＭＲセンサ等を使用する。ホールセンサは、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転に伴い変化する第１及び第２の磁石１７，１８の磁界の強度（大きさ）の変化に応じた検出信号を生成する。ＧＭＲセンサは、前記ＡＭＲセンサと同様に磁界の方向の変化に応じた検出信号を生成する。すなわち、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転に伴う第１及び第２の磁石１７，１８の磁界の変化に応じた出力信号を生成するセンサであれば、どのようなタイプの磁気センサであれ使用可能である。
【００８１】
・本例では、補正データΔα，Δβの演算をＣＰＵ２５の補正データ演算部２９で行うようにしたが、回転角度検出装置１１の初期設定を例えば車両の制御システムと連係して行うようにしてもよい。
【００８２】
・図５のフローチャートに示される処理において、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理群（正回転時の回帰直線算出処理）と、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０の処理群（逆回転時の回帰直線算出処理）との処理順序を入れ替えるようにしてもよい。
【００８３】
・本例では、図５のステップＳ１０４において、仮回転角度θＬは、第１の従動歯車１５に係る仮回転角度θαと、同じく第２の従動歯車１６に係る仮回転角度θβとの平均値を使用して求めるようにしたが、例えばこれら仮回転角度θα，θβのいずれか一方のみ使用して、仮回転角度θＬを求めるようにしてもよい。このようにしても、初期設定作業時に主動歯車１４の回転角度を厳密に管理する必要はなく、またトータル的には、回転角度検出装置１１の検出誤差の低減が図られる。
【００８４】
・本例では、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎと、主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算して得られる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬとの相関に基づき、各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４を得るようにしたが、次のようにしてもよい。すなわち、サンプリングされる複数のデータ群、すなわち第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎに基づく回帰分析を通じて各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４を求めるようにしてもよい。このようにしても、初期設定作業時に主動歯車１４の回転角度を厳密に管理する必要はなく、またトータル的には、回転角度検出装置１１の検出誤差の低減が図られる。
【００８５】
・本実施の形態では、回転角度検出装置１１をステアリングシャフト１２の回転角度θを検出するために使用したが、例えばエンジンのクランクシャフト、産業用ロボットのアーム部等の他の回転体（検出対象）の回転角度を求めるために使用してもよい。
【００８６】
＜他の技術的思想＞
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の回転角度検出装置の初期設定方法を通じて算出される前記補正データが記憶される記憶手段と、前記記憶手段に記憶された補正データを実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算するとともに、当該加算後の回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める制御手段と、を備えた回転角度検出装置。
【００８７】
回転角度検出装置の実際の使用時には、制御手段は、記憶手段に予め記憶された補正データが、サンプリングされる２つの従動歯車の実際の回転角度に加算され、それら加算された後の値（角度）に基づいて検出対象の回転角度が求められる。前記補正データが加算された２つの従動歯車の回転角度は、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する正逆回転時における誤差が均等な状態において検出される２つの従動歯車の回転角度に近似したものとなる。すなわち、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する正逆回転時における誤差が均等でなく偏りがある状態において検出される２つの従動歯車の回転角度に基づいて算出された検出対象の回転角度に比べて、検出誤差は小さくなる。したがって、検出対象の回転角度は、より正確に検出される。
【００８８】
（ロ）前記（イ）項に記載の回転角度検出装置において、前記制御手段は、初期設定段階において前記補正データを演算して前記記憶手段に格納する補正データ演算手段を備えた回転角度検出装置。
【００８９】
この思想によれば、補正データの演算を回転角度検出装置の補正データ演算手段で行うことが可能となる。このため、回転角度検出装置の初期設定を、例えば他のコンピュータシステム等と連係して行う必要はない。したがって、回転角度検出装置の初期設定作業の簡素化が図られる。
【００９０】
（ハ）前記（イ）項又は前記（ロ）項に記載の回転角度検出装置において、前記２つの従動歯車の回転角度を検出する検出手段は、前記２つの従動歯車に一体回転可能に設けられる磁石と、前記磁石に対向して配設されるとともに当該磁石から発せられる磁界の方向の変化又は磁界の強度の変化に応じた検出信号を生成する磁気センサと、を備えた回転角度検出装置。
【００９１】
この思想によれば、２つの従動歯車の回転に伴う磁石から発せられる磁界方向の変化又は磁界強度の変化が前記磁気センサにより検出されるとともに、当該磁気センサは前記磁界方向の変化又は磁界強度の変化に応じた検出信号を生成する。そして、制御手段は、磁気センサにおいて生成される検出信号、及び記憶手段に記憶された補正データに基づいて、検出対象の回転角度を求める。このように、２つの従動歯車の回転角度の検出を、磁気センサを通じて行うことにより、回転角度検出装置の構成の簡素化が図られる。
【００９２】
（ニ）検出対象と一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記２つの従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、これら検出した回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める回転角度検出装置の初期設定方法であって、前記主動歯車を正方向へ回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、第１及び第２の回帰直線を求める段階と、前記主動歯車を逆方向へ回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、第３及び第４の回帰直線を求める段階と、前記第１〜第４の回帰直線と、前記主動歯車を正逆両方向へ回転させたときにサンプリングされる２つの従動歯車の各回転角度との差分の平均値を求める段階と、前記検出対象の回転角度を求めるに際して実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算される補正データとして前記平均値を記憶する段階と、を備えた回転角度検出装置の初期設定方法。
【００９３】
この思想によれば、請求項１及び請求項２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１１…回転角度検出装置（検出対象）、１４…主動歯車、１５…第１の従動歯車、１６…第２の従動歯車、１７…第１の磁石、１８…第２の磁石、２０…第１の磁気センサ、２１…第２の磁気センサ、２６…ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）、２９…補正データ演算部（補正データ演算手段）、Ｙ１〜Ｙ４…回帰直線、α…第１の従動歯車の回転角度、β…第２の従動歯車の回転角度、θ…主動歯車の回転角度、θα，θβ，θＬ…主動歯車の仮回転角度、Δα，Δβ…補正データ（平均値）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の角度を検出する回転角度検出装置の初期設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、車両の高機能化に伴い、車両には車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステムが搭載されつつある。これらシステムは、ステアリングの操舵角を車両の姿勢情報の一つとして取得し、その姿勢情報に基づいて車両の姿勢が安定的な状態になるように制御する。ステアリングの操舵角は、例えばステアリングコラム内に設けられる回転角度検出装置を通じて取得される。
【０００３】
回転角度検出装置としては、例えば特許文献１に示されるように、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて、これら従動歯車の回転角度に基づき主動歯車の回転角度を求める構成が知られている。詳述すると、２つの従動歯車にそれぞれ固定された磁石に対応して２つの磁気センサが設けられる。これら磁気センサは、対応する従動歯車の回転に伴う磁界方向の変化に応じて正弦信号及び余弦信号を生成する。これら信号に基づく逆正接値が２つの従動歯車の回転角度として算出され、これら回転角度に基づき主動歯車の回転角度が絶対値で算出される。
【０００４】
ここで、主動歯車の回転角度の変化に対して、磁気センサの検出範囲（１周期）における従動歯車の回転角度は、図９（ａ）のグラフに示されるように変化する。すなわち、主動歯車の回転角度の増大に伴い従動歯車の回転角度は、その歯数に応じて、所定の周期で立ち上がりと立ち下がりとを繰り返す。なお、図９（ａ）では、一方の従動歯車の回転角度の変化のみ示されているところ、他方の従動歯車の回転角度についても同様に変化する。ただし、２つの従動歯車の歯数の違いに応じて周期は異なる。
【０００５】
ところが、このタイプの回転角度検出装置では、主動歯車に２つの従動歯車を噛み合わせた構成とされているため、検出される２つの従動歯車の回転角度には、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する誤差が含まれている。したがって、２つの従動歯車の回転角度に基づいて求められるステアリングシャフトの回転角度にも潜在的に誤差（初期操舵誤差）が含まれている。
【０００６】
そこで、特許文献１では、主動歯車と従動歯車との間のバックラッシに起因する検出誤差を低減するべく、次のような初期設定方法を採用している。
すなわち、まず主動歯車をステアリングの操作角度が０°となる基準位置に合わせる。そしてつぎに、主動歯車を一定角度だけ正回転させた後に同じ角度だけ逆回転させる。このときサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度について、図９（ａ）に実線で示される理論値（理想直線）と、同図に二点鎖線で示される実際の検出値（実波形）との差がそれぞれ求められる。これら回転角度は、主動歯車を正回転させた場合における主動歯車と２つの従動歯車との間の誤差（正方向誤差）である。
【０００７】
同様にして今度は、主動歯車を一定角度だけ逆回転させた後に同じ角度だけ正回転させる。このときサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度について、理論値と実際の検出値との差がそれぞれ求められる。これら回転角度は、主動歯車を逆回転させた場合における主動歯車と２つの従動歯車との間の誤差（逆方向誤差）である。
【０００８】
つぎに、それら正方向誤差と逆方向誤差との平均値が求められて、これら平均値と理論値との差が、主動歯車の回転角度の補正値として初期設定される。この補正値は、主動歯車の回転角度を求める際に、実際に検出された２つの従動歯車の回転角度に加算される。すなわち、バックラッシに起因する誤差が主動歯車の正逆回転方向において均等に割り付けられる。このようにして誤差特性の均一化が図られることにより、２つの従動歯車の回転角度に基づき算出される主動歯車の回転角度の検出誤差は低減する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２３２６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１の回転角度検出装置の初期設定方法では、次のような問題があった。すなわち、正方向誤差を求める際に、主動歯車を正方向へ一定角度だけ回転させた後に同じ角度だけ逆方向へ回転させる必要がある。さらに逆方向誤差を求めるために、同様の作業を繰り返す必要がある。そしてこれら作業の際には、主動歯車を正確に一定角度だけ回転させて位置決めする必要がある。この位置決め精度は、補正後の主動歯車の回転角度の精度に影響するため、初期設定時においては主動歯車の回転角度を厳密に管理する必要がある。
【００１１】
初期設定時において、主動歯車が定められた角度だけ正確に回転された場合には、前述したように、主動歯車並びに２つの従動歯車の間の正逆回転方向における誤差は均等に割り付けられる。すなわち、図１０に示されるように、複数のサンプリング箇所における実波形と理想直線との間のすべての差の値の中間値を理想直線が通るかたちで、主動歯車の回転角度が補正される理想的な状態となる。
【００１２】
しかし、初期設定時における主動歯車の実際の回転角度が本来回転させるべき一定角度に対してずれた場合には、そのずれた分の角度に応じて主動歯車並びに２つの従動歯車の間の正逆回転方向における誤差は、正回転方向あるいは逆回転方向に偏って割り付けられる。このため、例えば図９（ａ）に示されるように、実波形において理想直線との差が最も大きなポイントＰａの値を理論値に合わせるかたちで、主動歯車の回転角度が補正されることも想定される。この場合、ポイントＰａ付近の値は理論値に近似する値となるものの、図９（ｂ）に示されるように、実波形のポイントＰａ以外の部分の値と理想直線との差の値は逆に大きくなる。
【００１３】
このように、従来の初期設定作業は煩雑であるばかりか、その作業精度に主動歯車の検出誤差の低減度合いは大きく依存するものであった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく検出誤差を低減することができる回転角度検出装置の初期設定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に記載の発明は、検出対象と一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記２つの従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、これら検出した回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める回転角度検出装置の初期設定方法であって、前記主動歯車を正方向及び逆方向へ回転させたときにそれぞれサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度に基づく回帰分析を通じて４つの回帰直線を求める段階と、前記各回帰直線と、サンプリングされた２つの従動歯車の各回転角度との差分の平均値を求める段階と、前記検出対象の回転角度を求めるに際して実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算される補正データとして前記平均値を記憶する段階と、を備えたことをその要旨とする。
【００１５】
本発明の回転角度検出装置は、主動歯車に２つの従動歯車を噛み合わせた構成とされているため、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度には、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する誤差が含まれている。したがって、２つの従動歯車の回転角度に基づいて求められる検出対象の回転角度にも潜在的に誤差が含まれている。また、主動歯車と２つの従動歯車との位置関係によっては、それらの間のバックラッシの大きさは、主動歯車の正逆回転方向において異なる。この場合、前記バックラッシの偏りに起因して、検出対象の回転角度に含まれる誤差も、当該検出対象の正逆回転時において異なる。
【００１６】
このような背景にあって、本発明によれば、回転角度検出装置の初期設定段階においては、まず主動歯車を正方向及び逆方向へ回転させたときにそれぞれサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に基づき第１及び第２の回帰直線が理想直線として求められる。つぎに、第１及び第２の回帰直線と、サンプリングされた２つの従動歯車の回転角度とのすべての差分の平均値が求められる。そして、この平均値が、実際に検出される２つの従動歯車の回転角度の補正データとして記憶される。この補正データは、回転角度検出装置が実際に検出対象の回転角度を求める場合に、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算され、当該加算された値に基づき検出対象の回転角度が算出される。
【００１７】
前記補正データが加算された２つの従動歯車の回転角度は、主動歯車及び２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する正逆回転時における誤差が均等な状態においてサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に近似したものとなる。すなわち、正逆回転時における誤差が均等でなく偏りがある状態において検出される２つの従動歯車の回転角度に基づいて算出された検出対象の回転角度に比べて、検出誤差は小さくなる。また、回帰分析を利用して理想直線である回帰直線が求められるので、初期設定作業の際に主動歯車の回転角度を厳密に管理する必要ない。このため、初期設定作業の簡素化が図られる。また、当該初期設定作業の際の主動歯車の回転精度が、検出対象の回転角度の検出精度に影響することもない。このように、本発明によれば、初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく検出誤差を低減することができる。
【００１８】
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の初期設定方法において、前記回帰直線を求める段階は、前記主動歯車を回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、前記各回帰直線を求める段階であることをその要旨とする。
【００１９】
初期設定作業の際、主動歯車を回転させたときにサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度は、純粋に主動歯車の実際の回転角度と、２つの従動歯車それぞれとの関係だけで決まる値である。すなわち、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度は、当該一の従動歯車と主動歯車との関係だけで決まり、他の従動歯車の影響を受けない。これに対して、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に基づき算出される主動歯車の仮回転角度から逆算して求められる２つの従動歯車の回転角度は、互いの影響を受ける値である。
【００２０】
そこで、本発明によるように、サンプリングされる従動歯車の回転角度と、主動歯車の仮回転角度から逆算して得られる従動歯車の回転角度との相関を取ることにより、サンプリングされる２つの従動歯車の回転角度について部分的に大きなばらつきがある場合であれ、その影響を緩和することが可能になる。このため、主動歯車と２つの従動歯車との位置関係にかかわらず、サンプリングされる従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される主動歯車の仮回転角度から逆算される従動歯車の回転角度との関係に基づき求められる第１及び第２の回帰直線（回帰式）の精度が確保される。したがって、これら回帰直線とサンプリングされた従動歯車の回転角度との比較を通じて求められる補正データの精度も確保される。
【００２１】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の回転角度検出装置の初期設定方法において、前記主動歯車の仮回転角度は、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度と、同じく他の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度との平均値を使用して求められることをその要旨とする。
【００２２】
本発明によれば、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度と、同じく他の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度との平均値が求められる。これにより、逆算される主動歯車の仮回転角度は、サンプリングされる従動歯車の回転角度のばらつきの影響が緩和されたものとなる。当該影響が緩和された主動歯車の仮回転角度から逆算されて得られる従動歯車の回転角度についてもサンプリングされる従動歯車の回転角度のばらつきの影響が緩和されたものとなる。したがって、このばらつきの影響が緩和された主動歯車の仮回転角度から逆算される従動歯車の回転角度と、サンプリングされる従動歯車の回転角度との関係に基づき回帰直線を求めることにより、当該回帰直線の精度のいっそうの向上が図られる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、初期設定作業の簡素化を図りつつ、しかも当該作業精度に依存することなく回転角度検出装置の検出誤差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】回転角度検出装置の平断面図。
【図２】図１の１−１線断面図。
【図３】回転角度検出装置の電気的な構成を示すブロック図。
【図４】第１及び第２の従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係を示すグラフ。
【図５】回転角度検出装置の初期設定の処理手順を示すフローチャート。
【図６】（ａ）は、初期設定作業時において、主動歯車を正回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第１の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第１の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ、（ｂ）は、初期設定作業時において、主動歯車を正回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第２の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第２の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ。
【図７】（ａ）は、初期設定作業時において、主動歯車を逆回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第１の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第１の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ、（ｂ）は、初期設定作業時において、主動歯車を逆回転させたときの仮舵角から逆算して得られた第２の従動歯車の回転角度と、同じくこのときの第２の従動歯車の回転角度（電気角）との関係を示すグラフ。
【図８】ステアリングシャフトの回転角度の演算手順を示すフローチャート。
【図９】（ａ）は、２つの従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係について、その実波形及び理想波形をそれぞれ示すグラフ、（ｂ）は、従来の初期設定方法による主動歯車の回転角度の補正例を説明するための、２つの従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係を示すグラフ。
【図１０】理想的な主動歯車の回転角度の補正例を説明するための、２つの従動歯車の回転角度（電気角）と主動歯車の回転角度（機械角）との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を、ステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置に具体化した一実施の形態を図１に基づいて説明する。
＜機械的な構成＞
まず回転角度検出装置の機械的な構成を概略的に説明する。図１に示すように、回転角度検出装置１１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１２に装着されている。回転角度検出装置１１は、ステアリングシャフト１２の周囲の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１３を備えている。このハウジング１３内には、ステアリングシャフト１２に一体回転可能に外嵌された主動歯車１４が収容されるとともに、当該主動歯車１４に噛合する第１及び第２の従動歯車１５，１６が回転可能に支持されている。第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数は互いに異なる。したがって、ステアリングシャフト１２が回転すると、主動歯車１４は一体的に回転し、これに伴い第１及び第２の従動歯車１５，１６もそれぞれ回転する。第１及び第２の従動歯車１５，１６は歯数が異なっているので、主動歯車１４の回転角度に対する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度はそれぞれ異なる。また、第１及び第２の従動歯車１５，１６には、第１及び第２の磁石（永久磁石）１７，１８が一体回転可能に設けられている。
【００２６】
図２に示すように、第１及び第２の磁石１７，１８は、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下部に形成された開口部を介して下方を臨むように設けられている。また、ハウジング１３の内部において、第１及び第２の従動歯車１５，１６の下方には、プリント基板１９が第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転中心軸に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板１９の上面には、第１及び第２の磁気センサ２０，２１が第１及び第２の磁石１７，１８に対向するように配設されている。また、ハウジング１３の内部おいて、プリント基板１９の下方には、他のプリント基板２２がプリント基板１９に対して直交するように配設されている。そして、当該プリント基板２２の表面には、マイクロコンピュータ２３が設けられている。
【００２７】
＜電気的な構成＞
つぎに、回転角度検出装置１１の電気的な構成を説明する。図３に示すように、回転角度検出装置１１は、前述した第１及び第２の磁気センサ２０，２１、並びにマイクロコンピュータ２３に加えて、電源回路２４を備えている。電源回路２４は図示しない車両のバッテリから入力される電圧を、第１及び第２の磁気センサ２０，２１、並びにマイクロコンピュータ２３等の回転角度検出装置１１の各部に応じた所定レベルの電圧に変換し、それら変換した電圧を回転角度検出装置１１の各部に供給する。第１及び第２の磁気センサ２０，２１、並びにマイクロコンピュータ２３等はそれぞれ電源回路２４から安定して供給される所定レベルの電圧を動作電源として動作する。
【００２８】
第１及び第２の磁気センサ２０，２１は、それぞれ四つの異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）をブリッジ状に接続した回路を備えている。この異方性磁気抵抗素子は、異方性磁気抵抗効果を有するＮｉ−Ｃｏ等の強磁性体からなり、その抵抗値は印加される磁界の向きに応じて変化する。そして、第１及び第２の磁気センサ２０，２１は、それらに印加される磁界の向きの変化に応じて前記ブリッジ状の回路の中点電位を磁束の検出信号として出力する。
【００２９】
第１の磁気センサ２０は、第１の従動歯車１５の回転に伴う第１の磁石１７からの磁界の方向変化を検出し、第１の従動歯車１５の回転角度αに応じて連続的に変化するアナログ信号、すなわち正弦関数に準ずる正弦信号及び余弦関数に準ずる余弦信号をそれぞれ生成する。また、第２の磁気センサ２１は、第２の従動歯車１６の回転に伴う第２の磁石１８からの磁界の方向変化を検出し、第２の従動歯車１６の回転角度βに応じて連続的に変化するアナログ信号、すなわち正弦関数に準ずる正弦信号及び余弦関数に準ずる余弦信号をそれぞれ生成する。
【００３０】
マイクロコンピュータ２３は、ＣＰＵ（中央処理装置）２５、ＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換えできるＲＯＭ）２６及びＲＡＭ（書き込み読み出し専用メモリ）２７等を備えている。
【００３１】
ＥＥＰＲＯＭ２６には、回転角度検出装置１１を統括的に制御するための各種の制御プログラム及びデータが予め格納されている。ＲＡＭ２７は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された制御プログラムを展開してＣＰＵ２５が各種処理を実行するためのデータを一時的に記憶する作業領域である。
【００３２】
ＥＥＰＲＯＭ２６に格納される制御プログラムとしては、例えば補正データ演算プログラム及び回転角度演算プログラムがある。補正データ演算プログラムは、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との間のバックラッシに起因する主動歯車１４の回転角度θの検出誤差、正確には、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを補正するための角度データを求めるプログラムである。当該補正データ演算プログラムは、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階において実行され、当該プログラムにより算出された補正データは、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納される。また、回転角度演算プログラムは、第１及び第２の磁気センサ２０，２１において生成されるアナログ信号に基づき第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを求め、これら回転角度α，βに基づきステアリングシャフト１２の回転角度θを絶対値で求めるプログラムである。
【００３３】
ＣＰＵ２５は、角度演算部２８及び補正データ演算部２９を備えている。補正データ演算部２９は、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階において、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された補正データ演算プログラムに従って、前述の補正データを求める。この補正データの演算方法については、後に詳述する。
【００３４】
角度演算部２８は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された回転角度演算プログラムに従って、ステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
すなわち、角度演算部２８は、主動歯車１４の回転角度θを求めるに際して、まず第１及び第２の磁気センサ２０，２１からのアナログ信号を図示しないＡ／Ｄ変換器を通じて取得する。そして角度演算部２８は、この取得されるＡ／Ｄ変換後の信号に基づき、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲（１周期）における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを求める。回転角度αは、第１の磁気センサ２０からの正弦信号及び余弦信号の逆正接として、また回転角度βは、第２の磁気センサ２１からの正弦信号及び余弦信号の逆正接としてそれぞれ算出される。これら算出される回転角度α，βはＲＡＭ２７に格納される。
【００３５】
主動歯車１４の実際の回転角度θの変化に対して、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲（１周期）における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βは、図４のグラフに示されるように、のこぎり波状に変化する。当該グラフにおいて、横軸は主動歯車１４の回転角度θを、縦軸は第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを示す。また、本例では、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲（１周期）は１８０°とされている。なお、当該グラフは、主動歯車１４を正回転させたときのものである。
【００３６】
当該グラフに示されるように、主動歯車１４の回転角度θの増大に伴い、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βは、第１及び第２の従動歯車１５，１６の歯数の違いに応じて、それぞれ所定の周期で直線的な立ち上がりと急峻な立ち下がりとを繰り返す。例えば主動歯車１４の歯数をＴＡ、第１の従動歯車１５の歯数をＴＢ、第２の従動歯車１６の歯数をＴＣとした場合（ＴＢ＜ＴＣ＜ＴＡ）、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲をΩとする。この場合、第１の磁気センサ２０の検出範囲における第１の従動歯車１５の回転角度αは主動歯車１４がＴＢ＊Ω／ＴＡだけ回転する毎に、第２の磁気センサ２１の検出範囲における第２の従動歯車１６の回転角度βは主動歯車１４がＴＣ＊Ω／ＴＡだけ回転する毎に、それぞれ直線的な立ち上がりと急峻な立ち下がりとを繰り返す。なお、「／」は除算を、「＊」は乗算を示す（以下、同じ。）。
【００３７】
そしてこのように、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの周期が異なるため、ステアリングが回転操作された場合には、当該操作角度の変化に対して、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差は直線的に変化する。すなわち、ステアリングシャフト１２の回転角度θと、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差とは比例関係にあることから、当該回転角度α，βの差は主動歯車１４の回転角度θに対して固有の値となる。したがって、当該回転角度α，βの差に基づいて主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θ（絶対値）の即時検出が可能となる。
【００３８】
具体的には、ステアリングシャフト１２の回転角度θは、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの差の関数として次式のように表される。
θ＝ｆ｛（α−β）｝ …（Ａ）
ＣＰＵ２５の角度演算部２８は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された前記補正データを使用して、算出した第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを補正する。そして、角度演算部２８は、補正後の回転角度α，βの差を使用して、（Ａ）式に基づいて主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θを算出する。そしてマイクロコンピュータ２３は、算出した回転角度θを、車両安定性制御システム及び電子制御サスペンションシステム等の走行安定性を向上させるための種々のシステム（正確には、それらの制御装置）に送る。
【００３９】
＜回転角度θの検出誤差について＞
ここで、前述したように、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βには、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との間のバックラッシに起因する誤差が含まれている。すなわち、第１及び第２の磁気センサ２０，２１の検出範囲における第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの値は、実際には理論値とずれる。したがって、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに基づいて求められるステアリングシャフト１２の回転角度θにも潜在的に誤差（舵角誤差）が存在する。
【００４０】
主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との間の誤差は、これらの位置関係によって、主動歯車１４が正方向へ回転したときの値と、同じく逆方向へ回転したときの値とが不均一となる。そして、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階においては、主動歯車１４並びに第１及び第２の従動歯車１５，１６の位置関係は製品間でばらばらである。すなわち、主動歯車１４を正回転させたときの誤差である正回転誤差、及び同じく逆回転させたときの誤差である逆回転誤差についても製品間で異なる。
【００４１】
ここで、正回転誤差及び逆回転誤差が均等である状態が正逆両方向における誤差が最も小さくなり、また主動歯車１４の回転角度θの検出誤差が最も安定する。このため、正回転誤差及び逆回転誤差が均等である状態が製品としては好ましい。そこで本例では、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係がどのような状態であれ、正回転誤差及び逆回転誤差が均等である状態にあるときの回転角度θが算出されるように、回転角度検出装置１１の初期設定が行われる。
【００４２】
＜回転角度検出装置の初期設定方法＞
つぎに、回転角度検出装置１１の初期設定の処理手順を図５に示すフローチャートに従って説明する。当該フローチャートは、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された補正データ演算プログラムに従い実行される。なお、回転角度検出装置１１の組み立て初期段階においては、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の位置関係は不明である。
【００４３】
回転角度検出装置１１の初期設定を行うに際しては、まず回転角度検出装置１１へ検査信号等の外部的なトリガ信号を与える（ステップＳ１０１）。第１及び第２の磁気センサ２０，２１は、当該トリガ信号を動作電源として、このとき第１及び第２の磁石１７，１８から発せられる磁界の方向に応じた信号（正弦信号及び余弦信号）を生成する。
【００４４】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、第１及び第２の磁気センサ２０，２１により生成される正弦信号及び余弦信号の逆正接を演算することにより、初期設定開始時の第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α０，β０（電気角）を求める。そして、マイクロコンピュータ２３は、これら回転角度α０，β０の差に基づき、主動歯車１４の仮回転角度θ０を絶対値で求める（ステップＳ１０２）。なお、この仮回転角度θ０は、最終的なものではなく、一時的に算出されるものである。
【００４５】
＜正転時の回帰直線算出処理＞
つぎに、作業者により、主動歯車１４が正方向（右回転方向）へ任意の角度だけ回転される。マイクロコンピュータ２３は、このときの第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎ（電気角）を所定のサンプリング周期でそれぞれ求める（ステップＳ１０３）。
【００４６】
そしてマイクロコンピュータ２３は、これらサンプリングされた回転角度αｎ，βｎを使用して主動歯車１４の現在の仮回転角度θＬを求める（ステップＳ１０４）。この現在の仮回転角度θＬは、次式のように表される。なお、この仮回転角度θＬも、最終的なものではなく、一時的に算出されるものである。
【００４７】
θＬ＝θ０＋｛（θα＋θβ）／２｝ …（Ｂ）
ここで、θ０は、初期設定開始時の主動歯車１４の仮回転角度、θαは第１の従動歯車１５の回転角度αのみに基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度、θβは第２の従動歯車１６の回転角度βのみに基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度である。なお、これら仮回転角度θα，θβは、それぞれ次式のように表される。
【００４８】
θα＝｛（ＴＢ＊１８０）／（ＴＡ＊３６０）｝＊（αｎ−α０） …（Ｃ）
θβ＝｛（ＴＣ＊１８０）／（ＴＡ＊３６０）｝＊（βｎ−β０） …（Ｄ）
ここで、ＴＡは主動歯車１４の歯数、ＴＢは第１の従動歯車１５の歯数、ＴＣは第２の従動歯車１６の歯数である。αｎ，βｎは、先のステップＳ１０３において主動歯車１４が任意の角度だけ回転されたときの第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度である。α０，β０は、初期設定開始時の第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度である。（Ｃ）式の第１項は主動歯車１４及び第１の従動歯車１５の歯数比、（Ｄ）式の第１項は主動歯車１４及び第２の従動歯車１６の歯数比である。
【００４９】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、（Ｂ）式を使用して算出される仮回転角度θＬから第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬを逆算して求める（ステップＳ１０５）。これら回転角度αＬ，βＬは、次のように表される。
【００５０】
αＬ＝｛（ＴＡ＊３６０）／（ＴＢ＊１８０）｝＊θＬ …（Ｅ）
βＬ＝｛（ＴＡ＊３６０）／（ＴＣ＊１８０）｝＊θＬ …（Ｆ）
ここで、所定のサンプリング周期で算出される回転角度αＬと、先のステップＳ１０３においてサンプリングされる第１の従動歯車１５の回転角度αｎ（電気角）との関係は、図６（ａ）のグラフで示される。当該グラフに示されるように、横軸に回転角度αＬを、縦軸に回転角度αｎをプロットしたとき、回転角度αＬの増大に対して回転角度αｎは比例的に増大する。ただし、これら回転角度αＬ，αｎは誤差を含むので、回転角度αＬの増大に対して回転角度αｎは折れ線的に変化する。
【００５１】
また、所定のサンプリング周期で算出される回転角度βＬと、先のステップＳ１０３においてサンプリングされる第２の従動歯車１６の回転角度βｎ（電気角）との関係は、図６（ｂ）のグラフで示される。当該グラフに示されるように、横軸に回転角度βＬを、縦軸に回転角度βｎをプロットしたとき、回転角度βＬの増大に対して回転角度βｎは全体的には比例的に増大する。ただし、これら回転角度βＬ，βｎも誤差を含むので、回転角度βＬの増大に対して回転角度βｎは折れ線的に変化する。
【００５２】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎ、並びに第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき、それぞれ回帰分析を行う。そしてマイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎに基づき回帰直線Ｙ１を、第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき回帰直線Ｙ２を求める（ステップＳ１０６）。これら回帰直線Ｙ１，Ｙ２は、図６（ａ），（ｂ）に二点鎖線で示されるような直線になる。これら回帰直線Ｙ１，Ｙ２は、自身と各サンプリングポイントにおける回転角度αｎ，βｎ（実波形）との差の値が最も小さくなる理想的な直線である。
【００５３】
ここで、回帰分析とは、原因となる数値である説明変数と結果となる数値である被説明変数との関連性を、統計的手法を使用して調べる方法をいう。本例において、説明変数は主動歯車１４の現在の仮回転角度θＬから逆算して求められる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬ、被説明変数はサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎである。このように本例では、説明変数が回転角度αＬ又は回転角度βＬの１つだけであるので単回帰分析が行われる。ちなみに、単回帰分析を２次元のグラフに示す場合には、一般的に、説明変数をＸ軸、被説明変数をＹ軸にとる。このため、先の図６（ａ），（ｂ）のグラフに示されるように、説明変数である回転角度αＬは横軸（Ｘ軸）に、被説明変数である回転角度αｎは縦軸（Ｙ軸）にプロットされる。そして単回帰分析では、「被説明変数の平均値と、個々の被説明変数との差の２乗」の総和が最小になるような近似直線である回帰直線が求められる。当該回帰直線は、次の（Ｇ）式で示される一次関数である。
【００５４】
Ｙ＝ａＸ＋ｂ …（Ｇ）
ただし、ａ，ｂは定数である。またａ≠０である。
＜逆転時の回帰直線算出処理＞
つぎに、主動歯車１４を逆方向（左回転方向）へ回転させた場合について、先のステップＳ１０３〜ステップＳ１０６と同様の処理が行われる。これは、バックラッシの影響の出方が、主動歯車１４を正方向へ回転させた場合と異なることが多いからである。
【００５５】
すなわちまず、作業者により、主動歯車１４が逆方向（左回転方向）へ任意の角度だけ回転される。マイクロコンピュータ２３は、このときの第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎ（電気角）を所定のサンプリング周期でそれぞれ求める（ステップＳ１０７）。
【００５６】
そしてマイクロコンピュータ２３は、これらサンプリングされた回転角度αｎ，βｎを使用して主動歯車１４の現在の仮回転角度θＬを求める（ステップＳ１０８）。この現在の仮回転角度θＬは、先の（Ｂ）式で表される。
【００５７】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、（Ｂ）式を使用して算出される仮回転角度θＬから第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬを逆算して求める（ステップＳ１０９）。これら回転角度αＬ，βＬは、先の（Ｅ）式及び（Ｆ）式で表される。
【００５８】
ここで、所定のサンプリング周期で算出される回転角度αＬと、先のステップＳ１０７においてサンプリングされる第１の従動歯車１５の回転角度αｎ（電気角）との関係は、図７（ａ）のグラフのようになる。当該グラフは、先の図６（ａ）のグラフとは、傾きが逆になる。すなわち、回転角度αＬの増大に対して回転角度αｎは比例的に減少する。
【００５９】
また、所定のサンプリング周期で算出される回転角度βＬと、先のステップＳ１０７においてサンプリングされる第２の従動歯車１６の回転角度βｎ（電気角）との関係は、図７（ｂ）のグラフのようになる。当該グラフは、先の図６（ｂ）のグラフとは、傾きが逆になる。すなわち、回転角度βＬの増大に対して回転角度βｎは比例的に減少する。
【００６０】
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎ、並びに第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき、それぞれ回帰分析を行う。そしてマイクロコンピュータ２３は、第１の従動歯車１５に係る２つの回転角度αＬ，αｎに基づき回帰直線Ｙ３を、第２の従動歯車１６に係る２つの回転角度βＬ，βｎに基づき回帰直線Ｙ４を求める（ステップＳ１１０）。これら回帰直線Ｙ３，Ｙ４は、図７（ａ），（ｂ）に二点鎖線で示されるような直線になる。これら回帰直線Ｙ３，Ｙ４は、自身と各サンプリングポイントにおける回転角度αｎ，βｎ（実波形）との差の値が最も小さくなる理想的な直線である。
【００６１】
＜差分平均処理＞
つぎに、マイクロコンピュータ２３は、差分平均処理を行う（ステップＳ１１１）。すなわち、マイクロコンピュータ２３は、図６（ａ），（ｂ）のグラフ及び図７（ａ），（ｂ）のグラフにそれぞれ上下の矢印で示されるように、サンプリングされた第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎと、４つの回帰直線Ｙ１〜Ｙ４とのすべての差分を求める。そしてマイクロコンピュータ２３は、これら差分値の平均値を求める。
【００６２】
そしてマイクロコンピュータ２３は、先のステップＳ１１１において求めた平均値を、回転角度検出装置１１の実際の使用時においてサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βの補正データΔα，ΔβとしてＥＥＰＲＯＭ２６に格納して（ステップＳ１１２）、処理を終了する。
【００６３】
以上で、回転角度検出装置１１の初期設定は完了となる。当該初期設定が完了した以降、回転角度検出装置１１が起動される度に、マイクロコンピュータ２３は、ＥＥＰＲＯＭ２６に記憶された補正データΔα，Δβを読み出し、その読み出した値を使用してサンプリングされた回転角度αｎ，βｎを補正する。そしてマイクロコンピュータ２３は、これら補正後の回転角度を使用して主動歯車１４、すなわちステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
【００６４】
＜回転角度θの演算処理＞
つぎに、回転角度検出装置１１によるステアリングシャフト１２の回転角度θの演算処理について図８に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された回転角度演算プログラムに従い実行される。
【００６５】
回転角度検出装置１１の実際の使用時（起動時）には、マイクロコンピュータ２３の角度演算部２８は、ＥＥＰＲＯＭ２６に格納された補正データΔα，Δβを読み出す。そして、角度演算部２８は、当該読み出した補正データΔα，Δβを使用して第１及び第２の磁気センサ２０，２１からの検出信号に基づいて算出する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを補正する。そして、角度演算部２８は、この補正した回転角度α，βに基づいてステアリングシャフト１２の回転角度θを求める。
【００６６】
すなわち、角度演算部２８は、ステアリング操作に伴って回転する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを所定のサンプリング周期で算出する（ステップＳ２０１）。
【００６７】
そして、角度演算部２８は、次式（Ｈ），（Ｉ）に示されるように、ステップ２０１において算出した回転角度α，βに、ＥＥＰＲＯＭ２６に記憶されている補正データΔα，Δβを加算することにより、回転角度θの算出に実際に使用する第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｒｅｖ，βｒｅｖを求める（ステップＳ２０２）。
【００６８】
αｒｅｖ＝α＋Δα …（Ｈ）
βｒｅｖ＝β＋Δβ …（Ｉ）
そして、次の（Ｊ）式に示されるように、角度演算部２８は、ステップＳ２０２において算出した補正後の回転角度αｒｅｖ，βｒｅｖを、先の（Ａ）式に代入することにより、ステアリングシャフト１２の回転角度θを絶対値で求める（ステップＳ２０３）。
【００６９】
θ＝ｆ{αｒｅｖ−βｒｅｖ} …（Ｊ）
以上の処理により、回転角度検出装置１１の起動時において主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係がどの状態にある場合であれ、舵角誤差が正回転方向及び逆回転方向で均一な状態での回転角度θが得られる。このように、ステアリングの左右回転時におけるバックラッシに起因する誤差の均一化が図られるので、ステアリングシャフト１２の回転角度θを、より正確に求めることができる。
【００７０】
＜実施の形態の効果＞
したがって、本実施の形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）回帰分析を利用して理想直線である回帰直線Ｙ１〜Ｙ４が求められるので、初期設定作業の際に主動歯車１４の回転角度を厳密に管理する必要ない。このため、初期設定作業の簡素化が図られる。ひいては、タクトタイム（製品１個当たりの生産速度）の短縮にもつながる。また、当該初期設定作業の際の主動歯車１４の回転精度が、検出対象であるステアリングシャフト１２の回転角度θの検出精度に影響することもない。このため、回転角度検出装置１１の製造業者などでなくとも、回転角度検出装置１１の再キャリブレーション（調整）を行うことが可能になる。
【００７１】
（２）また、補正データが加算された第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｒｅｖ，βｒｅｖは、正逆回転時における誤差が均等な状態においてサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに近似したものとなる。すなわち、正逆回転時における誤差が均等でなく偏りがある状態において検出される第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βに基づいて算出されたステアリングシャフト１２の回転角度θに比べて、回転角度検出装置１１の検出誤差は小さくなる。すなわち、初期設定作業の精度に依存することなく回転角度検出装置１１の検出誤差を低減することができる。
【００７２】
（３）主動歯車１４を回転させたときにサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎは、純粋に主動歯車１４と、第１及び第２の従動歯車１５，１６それぞれとの関係だけで決まる値である。すなわち、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度は、当該一の従動歯車と主動歯車との関係だけで決まり、他の従動歯車の誤差の影響を受けない。これに対して、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎに基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算して求められる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬは、互いの誤差の影響を受ける値である。
【００７３】
このため、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎと、主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算して得られる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬとの相関を取ることにより、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎについて部分的に大きなばらつきがある場合であれ、その影響を緩和することが可能になる。したがって、主動歯車１４と第１及び第２の従動歯車１５，１６との位置関係にかかわらず、サンプリングされる回転角度αｎ，βｎと、主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算される回転角度αＬ，βＬとの関係に基づき算出される回帰直線（回帰式）Ｙ１〜Ｙ４の精度が確保される。ひいては、これら回帰直線Ｙ１〜Ｙ４とサンプリングされた第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎとの比較を通じて求められる補正データΔα，Δβの精度も確保される。
【００７４】
（４）サンプリングされる第１の従動歯車１５の回転角度αｎにのみ基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度θαと、同じく第２の従動歯車１６の回転角度βｎにのみ基づき算出される主動歯車１４の仮回転角度θβとの平均値を使用して、主動歯車１４の仮回転角度θＬが求められる。これにより、主動歯車１４の仮回転角度θＬは、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎのばらつきの影響が緩和されたものとなる。当該影響が緩和された主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算されて得られる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬについてもサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎのばらつきの影響が緩和されたものとなる。したがって、このばらつきの影響が緩和された主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算される第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬと、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎとの関係に基づき各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４を求めることにより、これら回帰直線Ｙ１〜Ｙ２の精度のいっそうの向上が図られる。
【００７５】
（５）ＣＰＵ２５には、初期設定段階において補正データΔα，Δβを演算してＥＥＰＲＯＭ２６に格納する補正データ演算手段として機能する補正データ演算部２９を備えた。補正データΔα，Δβの演算を補正データ演算部２９で行うことにより、回転角度検出装置１１の初期設定を例えば車両のシステム側と連係して行う必要はない。このため、回転角度検出装置１１の初期設定に係る処理が簡単になる。
【００７６】
（６）第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを検出するための手段として、これら従動歯車と一体回転する第１及び第２の磁石１７，１８から発せられる磁界方向の変化に応じた検出信号を生成する第１及び第２の磁気センサ２０，２１を採用した。これにより、回転角度検出装置１１の構成の簡素化が図られる。
【００７７】
すなわち、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを、例えば光学式のロータリエンコーダを使用して求めることも可能である。しかし、ロータリエンコーダは、検出対象である回転体（ここでは、第１及び第２の従動歯車１５，１６）と一体回転するスリット円板、並びに当該円板をその厚み方向において挟み込むように配設される発光素子及び受光素子等が必要となる。このため、ロータリエンコーダを採用した場合には、部品点数の低減、ひいては構成の簡素化には自ずと限界がある。なお、構成の簡素化の点で問題にならないのであれば、光学式のロータリエンコーダを使用して第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度α，βを求めるようにしてもよい。
【００７８】
（７）ＥＥＰＲＯＭ２６に記憶された補正データΔα，Δβを使用して、実際にサンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の各回転角度α，βを補正するようにした。このため、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係がどうであれ、バックラッシに起因する誤差（舵角誤差）が正逆回転方向において均等に割り付けられるとともに、誤差特性の均一化が図られる。すなわち、主動歯車１４、第１及び第２の従動歯車１５，１６の実際の位置関係に関わらず、回転角度θの検出誤差を低減させることができる。したがって、回転角度検出装置１１を工場等で組み立てる際に、主動歯車１４、並びに第１及び第２の従動歯車１５，１６を全て任意位置でステアリング操作角度を０°として組み付けることができる。このため、回転角度検出装置１１の組み立て作業効率を向上させることができる。
【００７９】
＜他の実施の形態＞
なお、前記実施の形態は、次のように変更して実施してもよい。
・本例では、補正データ等の各種のデータの記憶手段として、ＥＥＰＲＯＭ２６を使用するようにしたが、他の種類の不揮発メモリ（ＲＯＭ）を使用するようにしてもよい。例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（消去及び書き込み可能なＲＯＭ）等が記憶手段として採用可能である。
【００８０】
・本例では、第１及び第２の磁石１７，１８を永久磁石としたが、通電することにより磁力（磁界）を発生する電磁石としてもよい。
・本例では、第１及び第２の磁気センサ２０，２１として、異方性磁気抵抗素子（ＡＭＲ素子）を備えたＡＭＲセンサを使用するようにしたが、他の磁気センサを採用するようにしてもよい。例えば、ホール素子を備えたホールセンサ、及び巨大磁気抵抗素子を備えたＧＭＲセンサ等を使用する。ホールセンサは、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転に伴い変化する第１及び第２の磁石１７，１８の磁界の強度（大きさ）の変化に応じた検出信号を生成する。ＧＭＲセンサは、前記ＡＭＲセンサと同様に磁界の方向の変化に応じた検出信号を生成する。すなわち、第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転に伴う第１及び第２の磁石１７，１８の磁界の変化に応じた出力信号を生成するセンサであれば、どのようなタイプの磁気センサであれ使用可能である。
【００８１】
・本例では、補正データΔα，Δβの演算をＣＰＵ２５の補正データ演算部２９で行うようにしたが、回転角度検出装置１１の初期設定を例えば車両の制御システムと連係して行うようにしてもよい。
【００８２】
・図５のフローチャートに示される処理において、ステップＳ１０３〜ステップＳ１０６の処理群（正回転時の回帰直線算出処理）と、ステップＳ１０７〜ステップＳ１１０の処理群（逆回転時の回帰直線算出処理）との処理順序を入れ替えるようにしてもよい。
【００８３】
・本例では、図５のステップＳ１０４において、仮回転角度θＬは、第１の従動歯車１５に係る仮回転角度θαと、同じく第２の従動歯車１６に係る仮回転角度θβとの平均値を使用して求めるようにしたが、例えばこれら仮回転角度θα，θβのいずれか一方のみ使用して、仮回転角度θＬを求めるようにしてもよい。このようにしても、初期設定作業時に主動歯車１４の回転角度を厳密に管理する必要はなく、またトータル的には、回転角度検出装置１１の検出誤差の低減が図られる。
【００８４】
・本例では、サンプリングされる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎと、主動歯車１４の仮回転角度θＬから逆算して得られる第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αＬ，βＬとの相関に基づき、各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４を得るようにしたが、次のようにしてもよい。すなわち、サンプリングされる複数のデータ群、すなわち第１及び第２の従動歯車１５，１６の回転角度αｎ，βｎに基づく回帰分析を通じて各回帰直線Ｙ１〜Ｙ４を求めるようにしてもよい。このようにしても、初期設定作業時に主動歯車１４の回転角度を厳密に管理する必要はなく、またトータル的には、回転角度検出装置１１の検出誤差の低減が図られる。
【００８５】
・本実施の形態では、回転角度検出装置１１をステアリングシャフト１２の回転角度θを検出するために使用したが、例えばエンジンのクランクシャフト、産業用ロボットのアーム部等の他の回転体（検出対象）の回転角度を求めるために使用してもよい。
【００８６】
＜他の技術的思想＞
次に、前記実施の形態から把握できる技術的思想を以下に追記する。
（イ）請求項１〜請求項３のうちいずれか一項に記載の回転角度検出装置の初期設定方法を通じて算出される前記補正データが記憶される記憶手段と、前記記憶手段に記憶された補正データを実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算するとともに、当該加算後の回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める制御手段と、を備えた回転角度検出装置。
【００８７】
回転角度検出装置の実際の使用時には、制御手段は、記憶手段に予め記憶された補正データが、サンプリングされる２つの従動歯車の実際の回転角度に加算され、それら加算された後の値（角度）に基づいて検出対象の回転角度が求められる。前記補正データが加算された２つの従動歯車の回転角度は、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する正逆回転時における誤差が均等な状態において検出される２つの従動歯車の回転角度に近似したものとなる。すなわち、主動歯車と２つの従動歯車との間のバックラッシに起因する正逆回転時における誤差が均等でなく偏りがある状態において検出される２つの従動歯車の回転角度に基づいて算出された検出対象の回転角度に比べて、検出誤差は小さくなる。したがって、検出対象の回転角度は、より正確に検出される。
【００８８】
（ロ）前記（イ）項に記載の回転角度検出装置において、前記制御手段は、初期設定段階において前記補正データを演算して前記記憶手段に格納する補正データ演算手段を備えた回転角度検出装置。
【００８９】
この思想によれば、補正データの演算を回転角度検出装置の補正データ演算手段で行うことが可能となる。このため、回転角度検出装置の初期設定を、例えば他のコンピュータシステム等と連係して行う必要はない。したがって、回転角度検出装置の初期設定作業の簡素化が図られる。
【００９０】
（ハ）前記（イ）項又は前記（ロ）項に記載の回転角度検出装置において、前記２つの従動歯車の回転角度を検出する検出手段は、前記２つの従動歯車に一体回転可能に設けられる磁石と、前記磁石に対向して配設されるとともに当該磁石から発せられる磁界の方向の変化又は磁界の強度の変化に応じた検出信号を生成する磁気センサと、を備えた回転角度検出装置。
【００９１】
この思想によれば、２つの従動歯車の回転に伴う磁石から発せられる磁界方向の変化又は磁界強度の変化が前記磁気センサにより検出されるとともに、当該磁気センサは前記磁界方向の変化又は磁界強度の変化に応じた検出信号を生成する。そして、制御手段は、磁気センサにおいて生成される検出信号、及び記憶手段に記憶された補正データに基づいて、検出対象の回転角度を求める。このように、２つの従動歯車の回転角度の検出を、磁気センサを通じて行うことにより、回転角度検出装置の構成の簡素化が図られる。
【００９２】
（ニ）検出対象と一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記２つの従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、これら検出した回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める回転角度検出装置の初期設定方法であって、前記主動歯車を正方向へ回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、第１及び第２の回帰直線を求める段階と、前記主動歯車を逆方向へ回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、第３及び第４の回帰直線を求める段階と、前記第１〜第４の回帰直線と、前記主動歯車を正逆両方向へ回転させたときにサンプリングされる２つの従動歯車の各回転角度との差分の平均値を求める段階と、前記検出対象の回転角度を求めるに際して実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算される補正データとして前記平均値を記憶する段階と、を備えた回転角度検出装置の初期設定方法。
【００９３】
この思想によれば、請求項１及び請求項２と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９４】
１１…回転角度検出装置（検出対象）、１４…主動歯車、１５…第１の従動歯車、１６…第２の従動歯車、１７…第１の磁石、１８…第２の磁石、２０…第１の磁気センサ、２１…第２の磁気センサ、２６…ＥＥＰＲＯＭ（記憶手段）、２９…補正データ演算部（補正データ演算手段）、Ｙ１〜Ｙ４…回帰直線、α…第１の従動歯車の回転角度、β…第２の従動歯車の回転角度、θ…主動歯車の回転角度、θα，θβ，θＬ…主動歯車の仮回転角度、Δα，Δβ…補正データ（平均値）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象と一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記２つの従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、これら検出した回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める回転角度検出装置の初期設定方法であって、
前記主動歯車を正方向及び逆方向へ回転させたときにそれぞれサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度に基づく回帰分析を通じて４つの回帰直線を求める段階と、
前記各回帰直線と、サンプリングされた２つの従動歯車の各回転角度との差分の平均値を求める段階と、
前記検出対象の回転角度を求めるに際して実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算される補正データとして前記平均値を記憶する段階と、を備えた回転角度検出装置の初期設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度検出装置の初期設定方法において、
前記回帰直線を求める段階は、前記主動歯車を回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、前記各回帰直線を求める段階である回転角度検出装置の初期設定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の回転角度検出装置の初期設定方法において、
前記主動歯車の仮回転角度は、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度と、同じく他の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度との平均値を使用して求められる回転角度検出装置の初期設定方法。
【請求項１】
検出対象と一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる２つの従動歯車を噛合させて前記主動歯車の回転に伴う前記２つの従動歯車の回転角度をそれぞれ検出し、これら検出した回転角度に基づいて前記検出対象の回転角度を求める回転角度検出装置の初期設定方法であって、
前記主動歯車を正方向及び逆方向へ回転させたときにそれぞれサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度に基づく回帰分析を通じて４つの回帰直線を求める段階と、
前記各回帰直線と、サンプリングされた２つの従動歯車の各回転角度との差分の平均値を求める段階と、
前記検出対象の回転角度を求めるに際して実際にサンプリングされる２つの従動歯車の回転角度に加算される補正データとして前記平均値を記憶する段階と、を備えた回転角度検出装置の初期設定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の回転角度検出装置の初期設定方法において、
前記回帰直線を求める段階は、前記主動歯車を回転させたときにサンプリングされる前記２つの従動歯車の回転角度と、これら回転角度に基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度から逆算される前記２つの従動歯車の回転角度との関係に基づき、前記各回帰直線を求める段階である回転角度検出装置の初期設定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の回転角度検出装置の初期設定方法において、
前記主動歯車の仮回転角度は、サンプリングされる一の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度と、同じく他の従動歯車の回転角度にのみ基づき算出される前記主動歯車の仮回転角度との平均値を使用して求められる回転角度検出装置の初期設定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５２８４０（Ｐ２０１１−２５２８４０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２８０１７（Ｐ２０１０−１２８０１７）
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月１５日（２０１１．１２．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【出願人】（０００００３５５１）株式会社東海理化電機製作所 (3,198)
【Ｆターム（参考）】
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